Вода может быть скрытым фактором, провоцирующим развитие болезни Альцгеймера 

Фото из открытых источников

В мозге людей с болезнью Альцгеймера и некоторыми другими типами деменции два белка, называемые бета-амилоидом и тау-белком, начинают вести себя по-разному, хотя неясно, являются ли эти аномалии причиной заболевания или его следствием.

При поражении тау-белком белок начинает неправильно сворачиваться, приобретая искаженную форму, и собирается в нити, называемые фибриллами, внутри клеток головного мозга, в конечном итоге вызывая их гибель. Давно остается открытым вопрос о том, как это неправильное сворачивание распространяется по головному мозгу.

Теперь, благодаря исследованию, опубликованному в журнале PNAS учеными из Северо-Западного университета и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, у нас, возможно, есть ответ.

Исследовательская группа установила, что белки тау с определенными мутациями более подвержены неправильному сворачиванию, и что на этих белках существует определенная «горячая точка», которая может соединять их вместе. Эта горячая точка отталкивает воду, но все же защищена ею, и когда эта вода высвобождается, белки соединяются вместе, образуя жесткую фибриллообразную структуру.

«Есть определённый участок, и вода не может полностью его покрыть, потому что она не любит воду», — говорит Сонги Хан из Северо-Западного университета. «Но этот участок всё равно нужно защищать, потому что если этого не сделать, то белок выйдет из-под контроля и станет недоступным. Вода, как правило, образует вокруг себя стабилизирующий слой, и эти водяные шапки, по сути, притягиваются друг к другу».

Исследователи изучили фрагментарную модель мутировавшего белка тау, состоящую из 19 аминокислот, сочетая лабораторные тесты с компьютерным моделированием, чтобы выяснить, как белки могут переходить из мягкого и бесформенного состояния в жесткое и сложенное в фибриллы.

В результате поэтапного процесса стыковки – на первом этапе в области, покрытой водой, – происходит высвобождение энергии, которая затем используется для привлечения нового белка тау и запуска процесса неправильного сворачивания.

«Белки должны неправильно свернуться и аккуратно уложиться в фибриллы, чтобы удлиниться, сохраняя при этом ту же самую неправильно свернутую форму, и единственный способ, чтобы этот процесс продолжался бесконечно, — это если одно и то же место белка будет укладываться в одну и ту же фибриллу», — говорит Хан. «Если возникает малейшее несоответствие в расположении частиц тау-белка, которые прилегают к концу фибриллы, рост структуры в конечном итоге прекратится».

Дальнейшие исследования показали, что когда проблемная зона была покрыта химической меткой, рост фибрилл прекратился. Хотя это еще очень ранняя стадия исследования, здесь есть потенциал для создания лекарств, которые могли бы воздействовать на эту точку связывания и предотвращать образование связей.

Если не принять меры, клетки, содержащие тау-фибриллы, отмирают, и эти фибриллы высвобождаются, запуская процесс в других нейронах, в результате чего проблема распространяется по всему мозгу.

«Как только вы поймете, что склонные к агрегации белки тау всегда имеют «горячую точку», которая в первую очередь притягивается к тому же участку белка тау, который образует фибриллы, вы поймете, что всегда есть какая-то часть белка, на которую можно воздействовать для нейтрализации», — говорит Хан. «Если вы знаете, где заблокировать процесс неправильного сворачивания белка, вы можете предотвратить его распространение».

Одна из идей, предложенных исследователями, заключается в создании синтетических тау-фибрилл, которые можно было бы использовать для изучения прогрессирования болезни Альцгеймера и деменции в целом. Более глубокое понимание того, как образуются фибриллы, будет иметь решающее значение для создания их искусственных аналогов.

Изучение аномальных белков тау и бета-амилоида в настоящее время представляет собой серьезную проблему для исследователей — проникнуть внутрь мозга живого пациента невероятно сложно, а в посмертных образцах мозга, переданных в научное сообщество, все процессы деменции останавливаются.

«Чтобы вылечить болезнь, нужно уметь её воссоздать», — говорит Хан. «Существует серьёзная проблема в том, что имитирующие болезнь тау-фибриллы сложно синтезировать. Очень трудно пытаться что-либо разработать на основе тканей человека. Мы пытаемся объяснить принцип работы, чтобы другие могли находить решения лучше, быстрее и рациональнее».

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний