Исследование утилизации клеточных "отходов" дает новое представление о болезнях Паркинсона и Альцгеймера
Сборщик отходов" приводит в порядок наши клетки. Если что-то идет не по плану, могут развиться серьезные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера или Паркинсона. Молекулярный биолог Саша Мартенс из Венского университета вместе с международными партнерами - исследователями из Университета Пенсильвании, Университета Монаша, Института биофизики Макса Планка во Франкфурте и Калифорнийского университета в Беркли - изучает связанный с этим процесс - аутофагию. Мартенс и его команда недавно опубликовали новые результаты об этих механизмах в Nature Communications и Journal of Biological Chemistry.
Исследуя крошечный механизм, происходящий каждую миллисекунду в каждой клетке нашего тела, международная группа исследователей помогает создать основы для лечения нейродегенеративных заболеваний. Ключевым процессом, который исследуют ученые в данном контексте, является система утилизации клеточных отходов. В конце концов, наши клетки также постоянно производят "отходы".
Сложная молекулярная система наблюдения выявляет подозрительные вещества - разрушенные компоненты клеток, свернувшиеся белки или патогены - и инициирует их удаление: Они упаковываются в "мешок" (двойную мембрану, которая обволакивает отходы) и доставляются в "мусорный бак" клетки (лизосому).
Там поврежденные компоненты клетки разлагаются и перерабатываются. Этот процесс самоочищения клетки называется аутофагией, что в переводе с греческого означает "саморазрушение". "И это прекрасно работающий, самоорганизованный механизм", - говорит Саша Мартенс, молекулярный биолог и руководитель группы исследователей из Венского университета. Он и его коллеги хотят детально понять, как молекулы взаимодействуют в процессе производства аутофагосом, потому что именно здесь могут зарождаться различные заболевания - от инфекций до нейродегенеративных болезней.
Болезнь Альцгеймера часто развивается в нашем организме десятилетиями, оставаясь незамеченной, пока не появятся первые симптомы и болезнь не будет окончательно диагностирована. Белок тау является серьезным подозрением на то, что он вызывает самую распространенную форму деменции во всем мире. Этот белок образует вытянутые скопления в наших нервных клетках. Эти агрегаты обычно обнаруживаются и разрушаются механизмом аутофагии. Это очень похоже на болезнь Паркинсона, второе заболевание, которое команда Мартенса исследует в связи с системой удаления клеточных отходов.
Болезнь Паркинсона - одно из самых распространенных нейродегенеративных заболеваний. В данном случае происходит ошибка в утилизации поврежденных митохондрий - поставщиков энергии в наших клетках - в определенной части мозга, которая отвечает за высвобождение химического мессенджера дофамина. В долгосрочной перспективе это вызывает типичные симптомы болезни Паркинсона: Пациенты больше не могут контролировать свои движения, мышцы становятся жесткими и дрожат даже в состоянии покоя.
Специалисты по белковым структурам работают в лаборатории Херли в Калифорнийском университете в Беркли; манипуляции с клетками происходят в Университете Монаша под руководством Майкла Лазару; команду нейробиологов возглавляет Эрика Хольцбаур из Университета Пенсильвании; а исследователи под руководством Герхарда Хаммера из Института биофизики Макса Планка подготовили модели. Саша Мартенс и его команда из Венского университета специализируются на воссоздании механизма аутофагии в лабораторных условиях.
В процесс аутофагии вовлечено несколько белков. За более чем 10 лет исследований Саше Мартенсу и его команде удалось выделить десятки этих компонентов и воспроизвести ранние этапы формирования аутофагосомы. Следуя модульному принципу, они теперь хотят расшифровать следующие центральные шаги в этом умном механизме, который приводит в порядок наши клетки.
