Defectarea transportului în celulele creierului poate duce la Alzheimer, Parkinson
După ce au studiat procesul la șoareci și muște, oamenii de știință sugerează că eșecul transportului mașinilor moleculare care descompun proteinele din celule ar putea sta la baza bolilor neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer și Parkinson.
Capacitatea de a îndepărta proteinele deteriorate, forma greșită sau surplusul de cerințe este o funcție crucială în celulele vii. Acest proces are loc în locații specifice din celulă.
Unele dintre aceste locații pot fi la mai mult de 1 metru de corpul celulei în neuroni sau celule nervoase, deoarece se află de-a lungul axonilor, care sunt fibre lungi și subțiri care le leagă de alți neuroni.
Celulele folosesc mașini moleculare complexe numite proteazomi pentru a descompune proteinele în locurile lor specifice de activitate.
Una dintre caracteristicile bolii neurodegenerative este acumularea de proteine care nu au reușit să se descompună.
Exemplele includ acumularea de beta-amiloid în Alzheimer și alfa-sinucleina în boala Parkinson.
Pe măsură ce proteinele nedegradate se acumulează, acestea se lipesc una de alta și de alte substanțe, înfundând celulele creierului și perturbându-le funcția. Celulele în cele din urmă nu mai funcționează și mor.
Eșecul transportului
Noua cercetare, efectuată de oamenii de știință de la Universitatea Rockefeller din New York, NY, susține ideea că eșecul transportului proteazomilor ar putea fi o cauză a acumulării de proteine care apare în bolile neurodegenerative.
Cercetătorii își raportează concluziile în două lucrări recente - una în Celula de dezvoltare iar celălalt în PNAS.
„Acesta este primul studiu care a găsit un mecanism prin care proteazomii sunt mutați la terminațiile nervoase pentru a-și face treaba”, spune prof. Hermann Steller, autor principal în ambele studii.
„Când acest mecanism se întrerupe”, adaugă el, „există consecințe grave asupra funcției și supraviețuirii pe termen lung a celulelor nervoase.”
În primul studiu, el și colegii săi au investigat proteazomi la muștele fructelor și la șoareci. Acolo, ei au descoperit că inhibitorul proteazomului proteic 31 (PI31) este esențial pentru transportul proteazomilor în axonii neuronilor.
Se pare că PI31 ajută proteazomii să se cupleze la motoarele moleculare care le transportă de-a lungul și promovează, de asemenea, mișcarea motoarelor. Fără PI31, transportul proteazomatic încetează.
Manipularea genelor aruncă mai multă lumină
În cel de-al doilea studiu, cercetătorii au investigat PI31 mai amănunțit prin manipularea genei sale.
Au creat șoareci cu silențios PI31 gene din două tipuri de celule cerebrale care au axoni lungi.
Cu gena oprită, acele celule nu au putut produce proteine PI31 și transporta proteazomi.
Oamenii de știință au văzut cum acest lucru a dus la acumularea de proteine anormale la capetele axonilor lungi, sau „vârfurile distale ale neuronilor”.
De asemenea, au văzut că neuronii cu lipsa PI31 păreau ciudat.
„Defectele structurale” au fost deosebit de vizibile la ramurile axonilor și la sinapse, care formează joncțiunile dintre neuroni.
„În special, aceste schimbări structurale au devenit progresiv mai severe odată cu înaintarea în vârstă”, remarcă prof. Steller.
El explică faptul că atunci când au observat șoarecii cu aceste defecte, le-a amintit de „defectele severe de comportament și anatomice pe care le vedem în unele boli neurogenerative umane”.
Potențial pentru tratamente noi
Cercetătorii cred că descoperirile lor vor contribui la cunoașterea tot mai mare a rolului PI31 în bolile neurodegenerative.
De exemplu, există un tip sever de Parkinson care lovește mai devreme în viață decât alte tipuri din cauza unei mutații în PARC15 genă.
Oamenii de știință au propus asta pentru că PARC15 interacționează cu PI31, întreruperea acestuia poate interfera cu activitatea proteazomului.
Cercetătorii explorează deja modul de utilizare a PI31 și a moleculelor cu care acesta interacționează ca ținte de droguri.
Ei speră că ar putea duce la tratamente care intervin devreme în procesul bolii, deoarece PI31 este activ în timpul formării timpurii a celulelor nervoase.
O altă cale pe care o urmăresc este cum să oprească transportul proteazom care se deplasează din nou.
Deși noua cercetare se concentrează pe mecanismele de acumulare a proteinelor, Prof. Steller nu crede că este o cauză principală, ci mai degrabă un simptom al ceva mai mare care se întâmplă.
Lucrarea noastra sugereaza ca incepe cu adevarat cu un defect local in proteazomi, rezultand in esecul degradarii proteinelor care sunt critice pentru functia nervilor.
Prof. Hermann Steller
