Alzheimer: Proteina sintetică blochează beta-amiloidul toxic
Alzheimer este o boală nemiloasă în care grupurile toxice de proteine beta-amiloide se colectează în celulele creierului. Acum, oamenii de știință au conceput o peptidă sintetică sau o proteină mică, care poate bloca beta-amiloidul în stadiile sale timpurii și cele mai dăunătoare.
Peptida sintetică, care are doar 23 de aminoacizi, se pliază în structuri numite foi alfa. Cearșafurile se leagă de mici grupuri de beta-amiloid în stadiul incipient și le opresc formând mase mai mari.
O echipă de la Universitatea din Washington (UW) din Seattle și alte centre de cercetare din Statele Unite au proiectat și produs peptida sintetică și l-au testat și pe celule și animale.
Testele au arătat că foile alfa ale peptidei au redus impactul toxic al beta-amiloidului în celulele creierului uman cultivate. Foile au blocat, de asemenea, formele timpurii de beta-amiloid la modelele animale ale bolii Alzheimer.
Lucrările Academiei Naționale de Științe va prezenta în curând o lucrare despre studiu.
Cercetătorii spun că descoperirile ar putea duce la tratamente care elimină beta-amiloidul toxic în formele sale timpurii. Ei văd, de asemenea, potențialul de utilizare a peptidei ca bază a unui test pentru diagnosticarea bolii Alzheimer înainte ca simptomele să apară.
Forme de beta-amiloid
Beta-amiloidul toxic este un semn distinctiv al bolii Alzheimer. Dar nu toate formele de beta-amiloid sunt toxice. Celulele creierului sau neuronii produc proteina într-o formă simplă numită monomer. Formele monomerice de beta-amiloid îndeplinesc sarcini esențiale în celulele creierului.
Cu toate acestea, la persoanele cu boala Alzheimer, monomerii beta-amiloizi se grupează în oligomeri, care pot conține până la 12 monomeri.
Formarea depozitelor de proteine este o caracteristică tipică a bolilor în care o proteină nu reușește să se plieze corespunzător în forma necesară pentru a-și îndeplini treaba.
În boala Alzheimer, oligomerii continuă să crească în forme mai lungi și, în cele din urmă, formează depozite sau plăci mult mai mari.
La început, oamenii de știință au crezut că plăcile sunt cea mai toxică formă de beta-amiloid care a produs simptome ale bolii Alzheimer, cum ar fi pierderea memoriei și a capacității de gândire.
Cu toate acestea, din cauza dovezilor în creștere, un număr din ce în ce mai mare de experți sugerează că etapele anterioare ale oligomerilor beta-amiloidului sunt probabil cele mai toxice pentru celulele creierului.
Peptida sintetică vizează oligomerii
Cercetătorii au proiectat foile alfa peptidice sintetice pentru a viza beta-amiloidul în timp ce se află în stadiul de formare a oligomerilor.
„Aceasta este”, spune autorul corespunzător al studiului, Valerie Daggett, care este profesor de bioinginerie la UW, „despre direcționarea unei structuri specifice de [beta-amiloid] formată din oligomerii toxici.”
Studiul arată, adaugă ea, că este posibil să se creeze foi alfa peptidice sintetice ale căror structuri „completează” cele ale beta-amiloidului, deoarece își asumă o formă toxică, „lăsând intacte monomerii biologic activi”
Procesul de producere a proteinelor în celule produce în cele din urmă molecule de diverse forme 3D. Prima etapă a acestui lucru implică plierea lanțului lung într-una din mai multe forme de bază.
Echipa prof. Daggett descoperise o astfel de formă de bază - foaia alfa - în lucrările anterioare în care simulaseră producția de proteine pe computere.
Studiul recent relevă faptul că oligomerii beta-amiloizi adoptă forma unei foi alfa, deoarece formează aglomerări și plăci mai lungi.
De asemenea, arată că foaia alfa peptidică sintetică se leagă numai de foile alfa oligomer beta-amiloid și că acest lucru neutralizează toxicitatea acestora.
Scăderea mare a oligomerilor beta-amiloizi
Echipa a folosit spectroscopuri tradiționale și de ultimă generație pentru a urmări modul în care beta-amiloidul a progresat de la monomeri la oligomeri până la plăci în celulele creierului uman cultivate.
De asemenea, au confirmat că oligomerii sunt mai dăunători celulelor creierului decât plăcile. Această constatare susține studii care au găsit plăci beta-amiloide în creierul persoanelor fără boala Alzheimer.
Echipa a arătat că tratarea probelor de țesut cerebral dintr-un model de șoarece al bolii Alzheimer cu foi alfa de peptidă sintetică a dus la o reducere cu 82% a oligomerilor beta-amiloizi.
În plus, tratarea șoarecilor vii cu foi alfa de peptidă sintetică a redus nivelurile lor de oligomer beta-amiloid cu 40% în decurs de 24 de ore.
Echipa a efectuat, de asemenea, experimente pe un alt model comun al bolii Alzheimer, viermele Caenorhabditis elegans. Acestea au arătat că tratamentul cu foi alfa de peptidă sintetică a fost capabil să întârzie paralizia din cauza beta-amiloidului.
Viermii tratați au prezentat, de asemenea, mai puține leziuni intestinale care se dezvoltă atunci când se hrănesc cu bacterii care produc beta-amiloid.
În cele din urmă, cercetătorii au arătat că ar putea fi posibil să se utilizeze foi alfa de peptidă sintetică pentru a testa nivelurile de oligomeri beta-amiloizi.
Prof. Daggett și echipa ei experimentează deja noi versiuni de foi alfa peptidice sintetice pentru a găsi cele care pot neutraliza oligomerii beta-amiloizi și mai eficient.
„[Beta-amiloidul] joacă cu siguranță un rol principal în boala Alzheimer, dar, deși în mod istoric s-a acordat atenție plăcilor, tot mai multe cercetări indică în schimb că oligomerii beta amiloizi sunt agenții toxici care perturbă neuronii.”
Prof. Valerie Daggett
