Alzheimerova choroba: Jak rostou spletence tau?
Nový výzkum v EU Journal of Biological Chemistry rozbíjí proces, kterým tau spleti rostou tak dlouho, jak rostou. Zjištění mohou vést k novým terapiím zaměřeným na tvorbu tau agregátů u Alzheimerovy choroby.
Jedním z charakteristických znaků Alzheimerovy choroby jsou takzvané spletené tau. Tau je protein obsažený v axonech nervových buněk.
Přesněji řečeno, tau pomáhá vytvářet mikrotubuly - základní struktury, které transportují živiny v nervových buňkách.
Ve zdravém mozku pomáhá protein tau těmto mikrotubulům zůstat rovné a silné. Ale u Alzheimerovy choroby se tau zhroutí do agregátů zvaných spleť. Když k tomu dojde, mikrotubuly již nemohou udržovat transport živin a dalších základních látek v nervových buňkách, což nakonec vede k buněčné smrti.
Jak toxické a škodlivé mohou být tyto tau spletence a jak daleko se mohou rozšířit, závisí na jejich délce. Až dosud však vědci nevěděli, proč jsou některé tau spleti delší než jiné v Alzheimerově chorobě, nebo jak vůbec tyto agregáty rostou tak dlouho.
Nyní však vědci z Ohio State University v Columbusu vymysleli matematický model, který jim pomohl vysvětlit, jaké biologické procesy stojí za vznikem spletitých tau.
Nový výzkum, který provedli Carol Huseby, Jeff Kuret a Ralf Bundschuh, vysvětluje, jak spletence rostou a dosahují různých délek.
Jak se tau fibrily prodlužují
Huseby a kolegové začali se základním dvoustupňovým modelem agregace tau. První krok se skládá ze dvou tau proteinů, které se pomalu váží dohromady, a druhý krok zahrnuje další molekuly tau, které se připojují k těmto dvěma proteinům.
Vědci rozšířili tento základní model tak, aby zahrnoval další způsoby chování tau fibril. Vědci již dříve popsali fibrily jako „zamotané spletence“.
Upravený model předpovídal, že se tau protein rozpadne na několik krátkých fibril. Vědci však věděli, že pod mikroskopem odhalují spletence tau dlouhé fibrily, ne krátké.
Ve snaze vysvětlit rozpor mezi tím, co model předpovídal, a mikroskopickou realitou, se vědci ptali, zda se kratší fibrily spojily dohromady a vytvořily dlouhé fibrily, podobně jako prodloužení vlasů.
Další experimenty, ve kterých vědci označili tau fibrily fluorescenčními barvami, odhalily, že dlouhé fibrily byly skutečně tvořeny kratšími různě zbarvenými fibrilami, které se spojily na koncích.
Podle znalostí autorů tato zjištění poprvé ukazují, že velikost tau fibril může růst přidáním více než jen jednoho proteinu najednou. Kratší fibrily se spíše mohou navzájem spojovat, čímž se fibril prodlužuje rychleji.
Spoluautor studie Kuret vysvětluje, že nálezy mohou osvětlit, jak se tau spleť - a implicitně samotná nemoc - může šířit z jedné buňky do druhé. Jakmile je dlouhá vláknina „rozbitá na malé kousky, mohou difundovat a usnadňovat jejich pohyb z buňky do buňky,“ říká.
Kromě toho, říkají vědci, nálezy pomáhají objasnit, jak mohou tau fibrily dorůst stovky nanometrů. Takové znalosti mohou také vést k nové třídě léků, která by mohla zabránit agregaci tau.
V budoucnu vědci plánují úpravu svého modelu, aby zohlednili mnoho nuancí, díky nimž je tau protein tak složitý. Například tato série experimentů používala pouze jeden typ tau, ale existuje šest izoforem proteinu. Také chemické procesy, jako je fosforylace, mohou dále změnit strukturu proteinu.
