Alzheimer's: Jak rosną sploty tau?

Nowe badania w Journal of Biological Chemistry niszczy proces, w którym splotki tau rosną tak długo, jak długo. Odkrycia mogą zaowocować nowymi terapiami ukierunkowanymi na tworzenie agregatów tau w chorobie Alzheimera.

Badacze wiedzieli, że agregaty tau związane z chorobą Alzheimera składają się z niewielkiej liczby długich włókienek tau.

Jedną z cech charakterystycznych choroby Alzheimera są tak zwane sploty tau. Tau to białko zawarte w aksonach komórek nerwowych.

Mówiąc dokładniej, tau pomaga tworzyć mikrotubule - niezbędne struktury, które transportują składniki odżywcze w komórkach nerwowych.

W zdrowym mózgu białko tau pomaga tym mikrotubulom pozostać prostymi i silnymi. Ale w chorobie Alzheimera tau rozpada się w skupiska zwane splątkami. Kiedy tak się dzieje, mikrotubule nie są w stanie dłużej utrzymywać transportu składników odżywczych i innych niezbędnych substancji w komórkach nerwowych, co ostatecznie prowadzi do śmierci komórki.

To, jak toksyczne i niszczące mogą być te sploty tau i jak daleko mogą się rozprzestrzeniać, zależy od ich długości. Jednak do tej pory naukowcy nie wiedzieli, dlaczego niektóre sploty tau są dłuższe niż inne w chorobie Alzheimera, ani jak te skupiska rosną tak długo.

Ale teraz naukowcy z Ohio State University w Columbus opracowali model matematyczny, który pomógł im wyjaśnić, jakie procesy biologiczne leżą u podstaw powstawania splotów tau.

Nowe badanie, przeprowadzone przez Carol Huseby, Jeffa Kureta i Ralfa Bundschuha, wyjaśnia, w jaki sposób sploty rosną i osiągają różną długość.

Jak wydłużają się włókienka tau

Huseby i współpracownicy rozpoczęli od podstawowego dwuetapowego modelu agregacji tau. Etap pierwszy składa się z dwóch białek tau powoli wiążących się ze sobą, a etap drugi obejmuje dodatkowe cząsteczki tau przyłączające się do dwóch białek.

Badacze rozszerzyli ten podstawowy model o dodatkowe sposoby zachowania włókienek tau. Naukowcy wcześniej opisywali włókienka jako „rozplątane sploty”.

Zmieniony model przewidywał, że białko tau rozpadnie się na kilka krótkich włókienek. Jednak naukowcy wiedzieli, że pod mikroskopem splątki tau ujawniają długie włókienka, a nie krótkie.

Tak więc, próbując wyjaśnić rozbieżność między przewidywaniami modelu a mikroskopijną rzeczywistością, naukowcy zastanawiali się, czy krótsze włókienka łączą się ze sobą, tworząc długie włókienka, podobnie jak w przypadku przedłużania włosów.

Dalsze eksperymenty, w których naukowcy oznaczali włókienka tau kolorami fluorescencyjnymi, ujawniły, że rzeczywiście długie włókienka składają się z krótszych włókienek o różnym kolorze, które łączyły się na końcach.

Według wiedzy autorów, odkrycia te po raz pierwszy pokazują, że włókna tau mogą rosnąć, dodając więcej niż tylko jedno białko na raz. Raczej krótsze włókienka mogą przyczepiać się do siebie, powodując szybsze wydłużanie włókienek.

Współautor badania, Kuret, wyjaśnia, że ​​odkrycia mogą rzucić światło na to, w jaki sposób splątki tau - i pośrednio sama choroba - mogą przenosić się z jednej komórki do drugiej. Kiedy długa włókienka zostanie „rozbita na małe kawałki, mogą one dyfundować, ułatwiając ich przemieszczanie się z komórki do komórki” - mówi.

Ponadto, zdaniem naukowców, odkrycia pomagają wyjaśnić, w jaki sposób włókienka tau mogą rosnąć do setek nanometrów długości. Taka wiedza może również prowadzić do nowej klasy leków, które mogą powstrzymać gromadzenie się tau.

W przyszłości naukowcy planują zmodyfikować swój model, aby uwzględnić wiele niuansów, które sprawiają, że białko tau jest tak złożone. Na przykład ta seria eksperymentów wykorzystywała tylko jeden rodzaj tau, ale istnieje sześć izoform tego białka. Ponadto procesy chemiczne, takie jak fosforylacja, mogą dodatkowo zmienić strukturę białka.