Ученые из Медицинского колледжа Бейлора, возможно, обнаружили многообещающий новый способ борьбы с болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона. Вместо того чтобы пытаться предотвратить скопление белков Тау и альфа-синуклеина в мельчайшие капли внутри клеток мозга, исследователи обнаружили, что тубулин — белок, который строит внутреннюю транспортную сеть клетки, — может перенаправлять эти белки от образования токсичных скоплений к здоровой, продуктивной работе.
Ученые из Медицинского колледжа Бейлора выявили потенциально новый подход к борьбе с болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона. Оба заболевания связаны с накоплением вредных скоплений, образующихся из белков Тау и альфа-синуклеина в головном мозге.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications , ученые обнаружили, что тубулин, белок, являющийся строительным блоком микротрубочек, может помочь предотвратить накопление токсичных веществ. Микротрубочки действуют как внутренние «железнодорожные пути» клетки, помогая транспортировать материалы и поддерживать структуру. Согласно полученным данным, тубулин может препятствовать образованию вредных агрегатов белка Тау и альфа-синуклеина и вместо этого способствовать их нормальному функционированию внутри здоровых нейронов.
Токсичные белковые скопления и заболевания головного мозга
«Тау-белки и альфа-синуклеин хорошо известны своей ролью в нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. При этих состояниях эти белки могут неправильно сворачиваться, слипаться и образовывать вредные агрегаты, которые повреждают нейроны и способствуют потере памяти, проблемам с движением и другим симптомам», — сказал первый автор, доктор Латан Лукас, научный сотрудник в области биохимии и молекулярной фармакологии в лаборатории доктора Аллана Ферреона.
«Но тау-белок и альфа-синуклеин также выполняют важные функции в здоровых нейронах — они помогают поддерживать структуру клеток и обеспечивают коммуникацию, взаимодействуя с тубулином и способствуя сборке и стабилизации микротрубочек».
Белки тау и альфа-синуклеин выполняют как полезные, так и вредные функции внутри крошечных клеточных капель, известных как конденсаты. Поскольку эти капли участвуют в процессах, связанных с заболеваниями, ученые рассматривают предотвращение их образования как возможную стратегию лечения. Однако конденсаты также играют важную роль в нормальной работе мозга, что вызывает опасения по поводу того, что их устранение может нарушить здоровую нейронную активность.
Перенаправление белков на полезную роль
«Это привело нас к следующей идее: что если вместо предотвращения образования капель мы создадим условия, которые будут направлять белок Тау и альфа-синуклеин внутри капель по их здоровому пути, препятствуя их развитию по пути развития заболевания?» — сказал Ферреон, доцент кафедры биохимии и молекулярной фармакологии и соавтор работы.
Лукас предложил аналогию, чтобы объяснить эту концепцию.
«Я думаю о белках Тау и альфа-синуклеине как о хулиганах в школе. Их можно держать в классе, практически не требуя от них никаких действий, кроме как хулиганства, или же занимать их школьными заданиями, спортом или театром, чтобы они не попадали в неприятности», — сказал Лукас. «Мы обнаружили, что тубулин может направлять хулиганов, содержащих белки Тау и альфа-синуклеин, по здоровому пути».
Для проверки этой идеи исследователи объединили биохимические и биофизические методы с микроскопией высокого разрешения и нейронными анализами. Их целью было определить, может ли тубулин влиять на поведение белка Тау и альфа-синуклеина и предотвращать образование токсичных агрегатов в конденсатах.
Тубулин действует как защитный фактор.
«Когда уровень тубулина низок, как это было обнаружено при болезни Альцгеймера, микротрубочек становится меньше, и белки Тау и альфа-синуклеин могут образовывать токсичные агрегаты», — сказал Лукас.
«Но когда присутствует тубулин, белки Тау и альфа-синуклеин смещаются от вредных агрегатов и вместо этого способствуют сборке здоровых микротрубочек», — сказал Лукас. «Тубулин перенаправляет активность этих белков, предоставляя им возможность выполнять продуктивную работу».
Полученные результаты свидетельствуют о том, что тубулин может играть гораздо более активную роль в защите мозга, чем считалось ранее.
«Наши результаты значительно меняют роль тубулина в нейродегенерации, превращая его из пассивного участника процесса в активного защитника от токсичной агрегации белков», — сказал Ферреон. «Увеличение пула тубулина, а не блокирование образования капель, может сдерживать токсичную агрегацию, сохраняя при этом полезные функции белка Тау и альфа-синуклеина, что предлагает потенциальную избирательную терапевтическую стратегию».
