Transporta sadalījums smadzeņu šūnās var izraisīt Alcheimera, Parkinsona slimību
Pēc procesa izpētes pelēm un mušām zinātnieki liek domāt, ka molekulāro mašīnu, kas šūnās šķeļ olbaltumvielas, nespēja transportēt varētu būt neirodeģeneratīvo slimību, piemēram, Alcheimera un Parkinsona, pamatā.
Spēja sadalīt bojātus proteīnus, nepareizu formu vai pārpalikumu atbilstoši prasībām ir izšķiroša funkcija dzīvajās šūnās. Šis process notiek noteiktās šūnas vietās.
Dažas no šīm vietām var atrasties vairāk nekā 1 metru attālumā no šūnas ķermeņa neironos vai nervu šūnās, jo tās atrodas gar aksoniem, kas ir garas plānas šķiedras, kas tos saista ar citiem neironiem.
Šūnas izmanto sarežģītas molekulārās mašīnas, kuras sauc par proteasomām, lai sadalītu olbaltumvielas to specifiskajās darbības vietās.
Viena no neirodeģeneratīvās slimības pazīmēm ir olbaltumvielu uzkrāšanās, kuras nav spējušas noārdīties.
Piemēri ietver beta-amiloidāta uzkrāšanos Alcheimera slimībā un alfa-sinukleīnu Parkinsona slimības gadījumā.
Nesadalītie proteīni uzkrājas, tie pielīp viens otram un citām vielām, aizsprostojot smadzeņu šūnas un izjaucot to darbību. Šūnas galu galā pārstāj darboties un iet bojā.
Transporta kļūme
Jaunais pētījums, kuru veica zinātnieki Rokfellera universitātē Ņujorkā, Ņujorkā, atbalsta ideju, ka proteasomu nespēja transportēt varētu izraisīt olbaltumvielu uzkrāšanos, kas rodas neirodeģeneratīvās slimības gadījumā.
Pētnieki ziņo par saviem atklājumiem divos nesenos dokumentos - vienā Attīstības šūna un otrs iekšā PNAS.
"Šis ir pirmais pētījums, lai atrastu mehānismu, ar kura palīdzību proteasomas tiek pārvietotas uz nervu galiem, lai veiktu savu darbu," saka prof. Hermans Stellers, kurš ir abu pētījumu vecākais autors.
"Kad šis mehānisms tiek traucēts," viņš piebilst, "tam ir nopietnas sekas nervu šūnu darbībai un ilgtermiņa izdzīvošanai."
Pirmajā pētījumā viņš un viņa kolēģi pētīja proteasomas augļu mušām un pelēm. Tur viņi atklāja, ka proteīnu proteāzesomu inhibitors 31 (PI31) ir būtisks, lai transportētu proteasomas neironu aksonos.
Šķiet, ka PI31 palīdz proteasomām savienoties ar molekulārajiem motoriem, kas tos pavada, un tas arī veicina motoru kustību. Bez PI31 proteasomu transportēšana tiek pārtraukta.
Gēnu manipulācijas izstaro vairāk gaismas
Otrajā pētījumā pētnieki rūpīgāk izpētīja PI31, manipulējot ar tā gēnu.
Viņi projektēja peles ar klusumu PI31 gēni divu veidu smadzeņu šūnās, kuriem ir gari aksoni.
Ar izslēgtu gēnu šīs šūnas nevarēja radīt PI31 olbaltumvielu un transportēt proteasomas.
Zinātnieki redzēja, kā tas noveda pie patoloģisku olbaltumvielu uzkrāšanās garo aksonu vai “neironu distālo galu” galos.
Viņi arī redzēja, ka neironi ar trūkstošo PI31 izskatās dīvaini.
“Strukturālie defekti” bija īpaši pamanāmi aksonu zaros un sinapsēs, kas veido krustojumus starp neironiem.
"Īpaši šīs strukturālās izmaiņas ar vecumu kļuva arvien smagākas," atzīmē prof. Stellers.
Viņš paskaidro, ka, novērojot peles ar šiem defektiem, tas viņiem atgādināja “smagus uzvedības un anatomiskos defektus, kādus mēs redzam dažu cilvēku neiroģeneratīvo slimību gadījumā”.
Jaunas ārstēšanas iespējas
Pētnieki uzskata, ka viņu atklājumi papildinās zināšanas par PI31 lomu neirodeģeneratīvajās slimībās.
Piemēram, ir smags Parkinsona slimības veids, kas dzīves laikā sākas agrāk nekā citi, jo mutācijas dēļ PARKS15 gēns.
Zinātnieki to ierosināja tāpēc, ka PARKS15 mijiedarbojas ar PI31, tā traucējumi var traucēt proteasomu darbību.
Pētnieki jau pēta, kā izmantot PI31 un molekulas, ar kurām tā mijiedarbojas, kā narkotiku mērķus.
Viņi cer, ka tas varētu izraisīt ārstēšanu, kas iejaucas slimības sākumā, jo PI31 ir aktīvs nervu šūnu agrīnā veidošanās laikā.
Vēl viena iespēja, ko viņi meklē, ir tas, kā panākt, lai apturētais proteasomu transports atkal pārvietotos.
Lai gan jaunie pētījumi koncentrējas uz olbaltumvielu uzkrāšanās mehānismiem, prof. Stellers neuzskata, ka tas ir pamatcēlonis, bet drīzāk simptoms kaut kam lielākam, kas notiek.
"Mūsu darbs liecina, ka tas patiešām sākas ar vietēju proteasomu defektu, kā rezultātā nespēja noārdīt olbaltumvielas, kas ir kritiski svarīgas nervu funkcijai."
Prof. Hermans Štellers
