Czy to nowo odkryte białko może pomóc w leczeniu choroby Parkinsona?
Naukowcy odkryli białko, które może pomóc zmniejszyć agregację toksycznych białek w mózgu - cechę charakterystyczną choroby Parkinsona. Ale czy ich odkrycie daje nową nadzieję, czy tylko „opatrunek”?
National Institutes of Health szacuje, że w Stanach Zjednoczonych każdego roku około 50 000 osób otrzymuje diagnozę choroby Parkinsona.
Ten powszechny stan charakteryzuje się między innymi drżeniem, spowolnieniem ruchów oraz zaburzeniami równowagi i koordynacji.
Jednak jego przyczyny pozostają nieznane, a leczenie ukierunkowane jest tylko na objawy, pomagając pacjentom radzić sobie z tym stanem najlepiej, jak potrafią.
W mózgu choroba Parkinsona charakteryzuje się zagadkową cechą - agregacją alfa-synukleiny, białka, które staje się toksyczne i zaburza szlaki nerwowe, gdy skleja się w dużych ilościach.
Dzieje się tak, gdy alfa-synukleina nieprawidłowo fałduje się, to znaczy, gdy składa się w nieprawidłowy kształt, który nie pozwala jej prawidłowo funkcjonować, co może powodować lub ułatwiać chorobę.
Alfa-synukleina jest zwykle obecna w dużych ilościach w mózgu, a także w innych tkankach w mniejszych ilościach. Mimo to naukowcy nie mają pojęcia, jaką rolę zwykle odgrywa to białko w utrzymaniu zdrowia neuronów lub jak zapobiegać ich nieprawidłowemu fałdowaniu.
Jednak nowe badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Purdue w West Lafayette w IN, zidentyfikowało białko zdolne do zmniejszenia agregacji nieprawidłowo sfałdowanej alfa-synukleiny. Wyniki znajdują się w Journal of Molecular Biology.
Jak HYPE może zmniejszyć agregację
Nowe badania skupiły się na terapeutycznym potencjale białka zwanego „HYPE”, które, jak wyjaśniają badacze, jest jedynym białkiem Fic obecnym u ludzi.
Białka FIC pomagają zdecydować, czy komórka przeżyje, czy umrze, gdy napotka stres, charakteryzujący się nieprawidłowym fałdowaniem białek komórki.
„Ponieważ HYPE odgrywa tak ważną rolę w tym, jak komórki radzą sobie ze stresem spowodowanym nieprawidłowo sfałdowanymi białkami, zastanawialiśmy się, czy choroby wynikające z nieprawidłowego fałdowania białek mogą wymagać HYPE” - wyjaśnia główny autor badań dr Seema Mattoo, adiunkt nauki biologiczne w Purdue.
Kontynuuje: „Wiemy, że w chorobie Parkinsona często nieprawidłowo sfałdowanym białkiem jest [alfa-synukleina]. Zapytaliśmy więc, czy HYPE może zmodyfikować [alfa-synukleinę], a jeśli tak, jakie są tego konsekwencje? ”
W obecnym badaniu - które naukowcy przeprowadzili in vitro, wykorzystując hodowle komórkowe w warunkach laboratoryjnych - odkryli, że HYPE może rzeczywiście działać na alfa-synukleinę, zmniejszając ilość agregacji nieprawidłowo sfałdowanych białek. Naukowcy nazywają ten proces „AMPylacją”.
Następnie zespół chciał sprawdzić, czy AMPylation rzeczywiście okazał się obiecujący jako potencjalny proces terapeutyczny. W chorobie Parkinsona zagregowane, nieprawidłowo sfałdowane białka mogą przebijać błony neuronów (komórki mózgowe), zakłócając ich funkcjonowanie.
Mattoo i współpracownicy chcieli dowiedzieć się, czy AMPylacja prowadziłaby również do mniejszej liczby dziur w błonach komórkowych. W tym celu wykorzystali kombinację lipidów, aby stworzyć powierzchnię symulującą powierzchnię błon komórkowych.
Dodali również barwnik do lipidów, więc jeśli agregaty alfa-synukleiny przebiłyby je, działanie byłoby widoczne przez wyciekający barwnik.
Po wykonaniu tej czynności Mattoo zauważa: „Odkryliśmy, że ze zmodyfikowaną [alfa-synukleiną] uwolniło mniej barwnika, co oznacza, że błona pozostała bardziej nienaruszona”.
„To oznacza, że HYPE może mieć terapeutyczny wpływ na chorobę Parkinsona” - dodaje. Co więcej, jak zauważają Mattoo i współpracownicy w swoim artykule badawczym: „Jest to pierwszy raport identyfikujący [alfa-synukleinę] jako cel HYPE”.
Wykraczając poza „Band-Aid?”
W końcowym eksperymencie Mattoo i zespół zbadali alfa-synukleinę zmodyfikowaną HYPE przy użyciu mikroskopu elektronowego. To pozwoliło im zaobserwować, że po interakcji z HYPE zmieniła się struktura alfa-synukleiny.
Naukowcy zauważają, że w normalnych okolicznościach skręty alfa-synukleiny mogą wyjaśniać jej potencjał do tworzenia agregatów. Jednak po zmodyfikowaniu przez HYPE białko miało tendencję do mniejszego skręcania, zamiast tego tworzyło równoległe nici.
Naukowcy twierdzą, że ta nowa modyfikacja może uniemożliwić agregację alfa-synukleiny.
Chociaż obecne badania dają nadzieję na znalezienie nowych terapii choroby Parkinsona, autorzy badania wyjaśniają, że wciąż mają przed sobą długą drogę.
„Wszyscy próbujemy zastosować opatrunek pod koniec progresji choroby, ponieważ wiemy, że agregacja powoduje toksyczność komórek, ale jak możemy temu zapobiec? W kontekście choroby jest jeszcze wiele do mechanicznego zrozumienia ”.
Dr Seema Mattoo
„Jesteśmy na wczesnym etapie [tego badania]”, przyznaje Mattoo, „ale te wyniki dają nam nowy punkt widzenia na potencjalne terapie”.
„Próbujemy wymyślić narkotyki, które można by wykorzystać do manipulowania działaniami HYPE. Możesz je podawać pacjentom, którzy zaczynają wykazywać oznaki choroby Parkinsona lub którzy mają skłonność do posiadania zagregowanej a-synukleiny. W tym kierunku chcemy podążać ”- wyjaśnia naukowiec.
