Porucha transportu v mozkových buňkách může vést k Alzheimerově chorobě, Parkinsonově chorobě
Po prostudování procesu na myších a muchách vědci naznačují, že selhání transportu molekulárních strojů, které štěpí proteiny v buňkách, může ležet v srdci neurodegenerativních onemocnění, jako jsou Alzheimerova a Parkinsonova choroba.
Schopnost rozebrat poškozené proteiny, nesprávný tvar nebo přebytek požadavků je klíčovou funkcí živých buněk. K tomuto procesu dochází na konkrétních místech v buňce.
Některá z těchto míst mohou být více než 1 metr od těla buňky v neuronech nebo nervových buňkách, protože leží podél jejich axonů, což jsou dlouhá tenká vlákna, která je spojují s jinými neurony.
Buňky používají složité molekulární stroje zvané proteazomy k štěpení proteinů na jejich specifických místech aktivity.
Jedním z charakteristických znaků neurodegenerativního onemocnění je tvorba bílkovin, které se nepodařilo rozložit.
Mezi příklady patří akumulace beta-amyloidu u Alzheimerovy choroby a alfa-synukleinu u Parkinsonovy choroby.
Jak se hromadí nedegradované bílkoviny, lepí se na sebe a na jiné látky, ucpávají mozkové buňky a narušují jejich funkci. Buňky nakonec přestanou fungovat a zemřou.
Selhání transportu
Nový výzkum prováděný vědci na Rockefellerově univerzitě v New Yorku v New Yorku podporuje myšlenku, že selhání transportu proteazomů může být příčinou hromadění bílkovin, které se vyskytuje u neurodegenerativních onemocnění.
Vědci uvádějí svá zjištění ve dvou nedávných dokumentech - v jednom Vývojová buňka a druhý v PNAS.
"Toto je první studie, která našla mechanismus, kterým se proteazomy přesouvají do nervových zakončení, aby mohli vykonávat svou práci," říká profesor Hermann Steller, který je hlavním autorem obou studií.
"Když dojde k narušení tohoto mechanismu," dodává, "mají to vážné důsledky pro funkci a dlouhodobé přežití nervových buněk."
V první studii on a jeho kolegové zkoumali proteazomy u ovocných mušek a myší. Tam zjistili, že proteinový proteazomový inhibitor 31 (PI31) je nezbytný pro transport proteazomu v axonech neuronů.
Zdá se, že PI31 pomáhá proteazomům spojit se s molekulárními motory, které je přepravují, a také podporuje pohyb motorů. Bez PI31 přestane proteazomová doprava.
Genová manipulace vrhá více světla
Ve druhé studii vědci důkladněji zkoumali PI31 manipulací s jeho genem.
Ticho vytvořili myši PI31 geny ve dvou typech mozkových buněk, které mají dlouhé axony.
S vypnutým genem tyto buňky nemohly produkovat protein PI31 a transportovat proteazomy.
Vědci viděli, jak to vedlo k nahromadění abnormálních proteinů na koncích dlouhých axonů nebo „distálních špičkách neuronů“.
Také viděli, že neurony s chybějícím PI31 vypadají divně.
„Strukturální vady“ byly zvláště patrné na větvích axonů a na synapsích, které tvoří spojení mezi neurony.
"Je pozoruhodné, že tyto strukturální změny se s věkem postupně zhoršovaly," poznamenává profesor Steller.
Vysvětluje, že když pozorovali myši s těmito vadami, připomínalo jim to „závažné behaviorální a anatomické vady, které vidíme u některých lidských neurogenerativních onemocnění.“
Potenciál pro nové léčby
Vědci se domnívají, že jejich zjištění přispějí k rostoucím znalostem o roli PI31 u neurodegenerativních onemocnění.
Například existuje závažný typ Parkinsonovy choroby, který udeří dříve v životě než jiné typy kvůli mutaci v PARK15 gen.
Vědci to navrhli proto, že PARK15 interaguje s PI31, jeho narušení může interferovat s aktivitou proteazomu.
Vědci již zkoumají, jak použít PI31 a molekuly, s nimiž interaguje, jako lékové cíle.
Doufají, že by to mohlo vést k léčbě, která zasáhne brzy v procesu onemocnění, protože PI31 je aktivní během časné tvorby nervových buněk.
Další možností, kterou sledují, je, jak uvést do pohybu zastavený transport proteazomu.
Ačkoli se nový výzkum zaměřuje na mechanismy hromadění bílkovin, profesor Steller nevěří, že jde o hlavní příčinu, ale spíše o symptom něčeho většího, co se děje.
"Naše práce naznačuje, že to skutečně začíná lokálním defektem proteazomů, což má za následek selhání degradace proteinů, které jsou kritické pro funkci nervů."
Prof. Hermann Steller
