"Напряженные" клетки дают подсказки для устранения накопления токсичных белков при деменции
Часто говорят, что небольшой стресс может быть полезен. Теперь ученые показали, что то же самое может быть справедливо и для клеток, открыв недавно обнаруженный механизм, который может помочь предотвратить образование клубков белков, обычно наблюдаемое при деменции.
Характерной особенностью таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, которые в совокупности известны как нейродегенеративные заболевания, является накопление неправильно сформированных белков. Эти белки, такие как амилоид и тау при болезни Альцгеймера, образуют "агрегаты", которые могут вызвать необратимое повреждение нервных клеток мозга.
Свертывание белков - это нормальный процесс в организме, и у здоровых людей клетки осуществляют контроль качества, чтобы убедиться, что белки свернуты правильно, а неправильно свернутые белки уничтожены. Однако при нейродегенеративных заболеваниях эта система нарушается, что приводит к потенциально разрушительным последствиям.
По мере старения населения планеты у все большего числа людей диагностируется деменция, что делает поиск эффективных лекарств все более актуальным. Однако прогресс идет медленно, и пока не существует лекарств, способных предотвратить или устранить образование агрегатов.
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Communications, группа ученых под руководством сотрудников британского Института исследований деменции Кембриджского университета выявила новый механизм, который, по-видимому, позволяет обратить вспять процесс образования агрегатов, не устраняя их полностью, а скорее "сворачивая" их.
"Как мы испытываем стресс из-за большой нагрузки, так и клетки могут испытывать "стресс", если им приходится производить большое количество белков/ Существует множество причин, по которым это может происходить, например, когда они вырабатывают антитела в ответ на инфекцию. Мы сосредоточились на стрессе компонента клеток, известного как эндоплазматический ретикулум, который отвечает за производство примерно трети наших белков, и предположили, что этот стресс может вызвать неправильное формирование", - объяснил доктор Эдуард Авезов из Исследовательского института деменции Великобритании при Кембриджском университете.
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) - это мембранная структура, присутствующая в клетках млекопитающих. Он выполняет ряд важных функций, включая синтез, сворачивание, модификацию и транспортировку белков, необходимых на поверхности или за пределами клетки. Доктор Авезов и его коллеги предположили, что стресс для ЭР может привести к неправильному сворачиванию и агрегации белков, поскольку снижается его способность правильно функционировать, что приводит к увеличению агрегации.
"Мы были поражены, обнаружив, что стресс клетки фактически устраняет агрегаты - не путем их деградации или очистки, а путем распутывания агрегатов, что потенциально позволяет им правильно сворачиваться/ "Если мы сможем найти способ пробудить этот механизм, не подвергая клетки стрессу, который может нанести больше вреда, чем пользы, тогда мы сможем найти способ лечения некоторых видов деменции", - сказал доктор Авезов.
Основным компонентом этого механизма, по-видимому, является один из классов белков, известных как белки теплового шока (HSPs), большее количество которых образуется, когда клетки подвергаются воздействию температуры, превышающей их нормальную температуру роста, и в ответ на стресс.
Доктор Авезов предполагает, что это может помочь объяснить одно из необычных наблюдений в области исследования деменции. "Недавно были проведены исследования людей в скандинавских странах, которые регулярно посещают сауны, и было высказано предположение, что у них может быть более низкий риск развития деменции. Одно из возможных объяснений этого заключается в том, что мягкий стресс вызывает повышенную активность HSPs, помогающих корректировать запутанные белки".
Одним из факторов, ранее препятствовавших проведению исследований в этой области, была невозможность визуализировать эти процессы в живых клетках. Работая с группами из Университета штата Пенсильвания и Университета Алгарве, команда разработала метод, позволяющий обнаружить неправильное сворачивание белков в живых клетках. Она основана на измерении световых картин светящегося химического вещества в масштабе наносекунд - одной миллиардной доли секунды.
"Захватывает то, как измерение времени жизни флуоресценции нашего зонда на наносекундах под микроскопом с лазерным питанием делает невидимые в других случаях агрегаты внутри клетки очевидными", - сказал профессор Эдуардо Мело, один из ведущих авторов работы, из Университета Алгарве, Португалия.
