Составлена карта вариаций сахарных цепочек, связанная с болезнью Альцгеймера
Используя новую методику, исследователи Университета Кентукки составили карту вариаций сахарных цепочек, прикрепленных к белкам мозга умерших здоровых людей и людей с болезнью Альцгеймера. До сих пор не существует эффективных методов лечения болезни Альцгеймера (БА). Крайне необходимы новые подходы к предотвращению прогрессирования этого разрушительного неврологического заболевания.
В лабораториях Рамона Суна, доктора философии, доцента кафедры неврологии Медицинского колледжа Великобритании и исследователя Онкологического центра Марки, и Мэтью Джентри, доктора философии, профессора молекулярной и клеточной биохимии и директора Инициативы Лафора по лечению эпилепсии Медицинского колледжа Великобритании, был разработан новый метод визуализации для выявления специфических форм прикрепления молекул сахара к белкам в ткани. Форма присоединения сахара, которую они изучали, называется N-гликозилированием. Они применили эту методику для анализа "сахарного кода" в мозге двух мышиных моделей AD и у людей, умерших от деменции.
Исследуемые мышиные модели представляют собой две различные патологии, обычно встречающиеся у пациентов с БА. В одной из них в мозге мышей накапливается белок Aβ (амилоид бета), а в другой - аномальные формы белка тау. Несмотря на разные патологии, в обеих моделях мышей наблюдалось повышенное N-гликозилирование как во фронтальной коре, так и в гиппокампе.
Они также проанализировали образцы мозга трех людей, сопоставимых по возрасту, и трех пациентов с болезнью Альцгеймера типа Aβ. Как и в мозге мышей, в мозге пациентов с БА наблюдалось повышенное гликозилирование в области лобной коры. Однако, в отличие от мышей, в гиппокампе у пациентов с БА N-гликозилирование было снижено.
Полученные результаты определяют регионально-специфические различия между лобной корой и гиппокампом у пациентов с БА и соответствующих контрольных групп. В частности, повышенное N-гликозилирование наблюдалось в регионах лобной коры головного мозга при БА, а пониженное N-гликозилирование - в регионах гиппокампа. Более того, данное исследование подчеркивает фундаментальные различия в паттернах N-связанного гликозилирования белков в области гиппокампа между мышиными моделями БА и пациентами.
"Это исследование потенциально поможет в разработке новых направлений исследований, новых терапевтических мишеней и оценке биомаркеров для будущего лечения и диагностики БА", - говорит Сун. Эта работа была недавно опубликована в журнале Alzheimer's & Dementia, журнале Ассоциации Альцгеймера.
Важность понимания закономерностей N-гликозилирования и регуляции этого биохимического процесса в мозге является темой обзора в журнале Trends in Endocrinology & Metabolism, написанного Суном, Джентри и их коллегами. Биосинтез N-связанных сахарных цепей белков является недостаточно изученной ветвью метаболизма глюкозы. Внутри клеток глюкоза может использоваться для производства энергии или построения сложных цепочек сахаров, которые модифицируют белки или липиды. Эти процессы конкурируют за ограниченный источник глюкозы в клетках.
"В центральной нервной системе N-связанное гликозилирование белков имеет решающее значение как для нейронов, так и для глиальных клеток, - говорит Тара Хокинсон, докторант Медицинского колледжа и ведущий автор рукописи. Этот процесс контролирует многие аспекты ключевых белков, участвующих в деятельности нейронов. Аберрантное гликозилирование может привести к дисфункции и смерти нейронов.
Следовательно, измененное гликозилирование белков может способствовать различным видам нейронных заболеваний, начиная от заболеваний, связанных с потерей нейронов, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, до заболеваний, связанных с дефектами нейронных связей, таких как шизофрения и неврологические расстройства развития.
Методы, разработанные лабораториями Сун и Джентри для оценки пространственного распределения сахарного кода паттернов N-гликозилирования в мозге, позволят исследователям задать ключевые вопросы о том, как эти паттерны изменяются при патологических состояниях.
