Prometna razgradnja v možganskih celicah lahko povzroči Alzheimerjevo, Parkinsonovo
Po preučevanju procesa pri miših in muhah znanstveniki predlagajo, da bi neuspeh pri prevozu molekularnih strojev, ki razgrajujejo beljakovine v celicah, lahko bil v središču nevrodegenerativnih bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova.
Sposobnost ločevanja poškodovanih beljakovin, napačne oblike ali presežka zahtev je ključna funkcija živih celic. Ta postopek se zgodi na določenih mestih znotraj celice.
Nekatera od teh lokacij so lahko oddaljena več kot 1 meter od celičnega telesa v nevronih ali živčnih celicah, ker ležijo vzdolž njihovih aksonov, ki so dolga tanka vlakna, ki jih povezujejo z drugimi nevroni.
Celice uporabljajo kompleksne molekularne stroje, imenovane proteasomi, da razgradijo beljakovine na njihovih specifičnih mestih delovanja.
Eden od značilnosti nevrodegenerativne bolezni je kopičenje beljakovin, ki se niso razgradile.
Primeri vključujejo kopičenje beta-amiloida pri Alzheimerjevi bolezni in alfa-sinukleina pri Parkinsonovi bolezni.
Ko se nerazgrajeni proteini kopičijo, se držijo drug drugega in drugih snovi, zamašijo možganske celice in motijo njihovo delovanje. Celice sčasoma prenehajo delovati in odmrejo.
Napaka pri prevozu
Nova raziskava, ki so jo izvedli znanstveniki z univerze Rockefeller v New Yorku v New Yorku, podpira idejo, da bi lahko neuspešen transport proteasomov povzročil kopičenje beljakovin, ki se pojavi pri nevrodegenerativni bolezni.
Raziskovalci poročajo o svojih ugotovitvah v dveh nedavnih člankih - enem v Ljubljani Razvojna celica drugi pa v PNAS.
"To je prva študija, ki je našla mehanizem, s katerim se proteasomi premaknejo v živčne končiče, da bi opravljali svoje delo," pravi prof. Hermann Steller, ki je v obeh študijah višji avtor.
"Ko se ta mehanizem moti," dodaja, "pride do hudih posledic za delovanje in dolgoročno preživetje živčnih celic."
V prvi študiji je s sodelavci raziskal proteasome pri sadnih muhah in miših. Tam so ugotovili, da je proteinski zaviralec proteasoma 31 (PI31) bistven za transport proteasomov v aksonih nevronov.
Zdi se, da PI31 pomaga proteasomom, da se povežejo z molekularnimi motorji, ki jih vozijo, in spodbuja tudi gibanje motorjev. Brez PI31 se proteasomski transport ustavi.
Genska manipulacija osvetli več svetlobe
V drugi študiji so raziskovalci temeljiteje raziskali PI31 z manipulacijo njegovega gena.
Miške so oblikovali s tihim PI31 geni v dveh vrstah možganskih celic, ki imajo dolge aksone.
Z izključenim genom te celice niso mogle proizvajati beljakovin PI31 in prenašati proteasome.
Znanstveniki so videli, kako je to privedlo do kopičenja nenormalnih beljakovin na koncih dolgih aksonov ali "oddaljenih konic nevronov".
Prav tako so videli, da so nevroni z manjkajočim PI31 videti čudno.
"Strukturne napake" so bile še posebej opazne na vejah aksonov in na sinapsah, ki tvorijo stičišča med nevroni.
"Te strukturne spremembe so se s starostjo postopoma zaostrovale," ugotavlja prof. Steller.
Pojasnjuje, da jih je, ko so miši opazovali s temi napakami, spomnil na "hude vedenjske in anatomske napake, ki jih opazimo pri nekaterih človeških nevrogenerativnih boleznih."
Potencial za nova zdravljenja
Raziskovalci verjamejo, da bodo njihove ugotovitve povečale znanje o vlogi PI31 pri nevrodegenerativnih boleznih.
Na primer, obstaja huda vrsta Parkinsonove bolezni, ki prizadene prej v življenju kot druge vrste zaradi mutacije PARK15 gen.
Znanstveniki so to predlagali, ker PARK15 v interakciji s PI31, lahko njegova motnja moti delovanje proteasomov.
Raziskovalci že raziskujejo, kako uporabiti PI31 in molekule, s katerimi deluje, kot tarče zdravil.
Upajo, da bi to lahko privedlo do zdravljenja, ki posega v zgodnji fazi bolezni, saj je PI31 aktiven med zgodnjim tvorjenjem živčnih celic.
Druga pot, ki jo zasledujejo, je, kako spet ustaviti proteasome prevoz.
Čeprav se nova raziskava osredotoča na mehanizme kopičenja beljakovin, prof. Steller ne verjame, da je to glavni vzrok, ampak bolj simptom nečesa večjega, kar se dogaja.
"Naše delo kaže, da se resnično začne z lokalno okvaro proteasomov, kar povzroči neuspeh razgradnje beljakovin, ki so ključne za delovanje živcev."
Prof. Hermann Steller
