Главная » Все новости » Новое исследование показало, как белок болезни Паркинсона повреждает клеточные мембраны
Слабоумие

Новое исследование показало, как белок болезни Паркинсона повреждает клеточные мембраны

У людей, страдающих болезнью Паркинсона, в мозге обнаружены скопления α-синуклеина (альфа-синуклеина), иногда известного как «белок Паркинсона». Они разрушают клеточные мембраны, что в конечном итоге приводит к гибели клеток. В настоящее время метод, разработанный в Технологическом университете Чалмерса, Швеция, показывает, что состав клеточных мембран, по-видимому, является решающим фактором того, как небольшие количества α-синуклеина вызывают повреждение.

Болезнь Паркинсона — это неизлечимое состояние, при котором нейроны, нервные клетки мозга, постепенно разрушаются, а функции мозга нарушаются. Симптомы могут включать непроизвольное встряхивание тела, а болезнь может вызвать сильные страдания. Чтобы разработать лекарства для замедления или остановки болезни, исследователи пытаются понять молекулярные механизмы, лежащие в основе того, как α-синуклеин способствует дегенерации нейронов.

Известно, что митохондрии, энергетические компартменты в клетках, повреждаются при болезни Паркинсона, возможно, из-за «амилоидов» α-синуклеина. Амилоиды представляют собой скопления белков, расположенных в длинные волокна с хорошо упорядоченной структурой ядра, и их образование лежит в основе многих нейродегенеративных нарушений. Амилоиды или даже более мелкие скопления α-синуклеина могут связываться и разрушать митохондриальные мембраны, но точные механизмы до сих пор неизвестны.

Новое исследование, недавно опубликованное в журнале PNAS, фокусируется на двух типах мембраноподобных везикул, которые представляют собой капсулы липидов, которые могут использоваться в качестве имитаторов мембран, обнаруживаемых в клетках. Один из пузырьков состоит из липидов, которые часто встречаются в синаптических пузырьках , другой содержит липиды, связанные с мембранами митохондрий.

Исследователи обнаружили, что белок Паркинсона связывался с обоими типами пузырьков, но вызывал только структурные изменения в митохондриально-подобных пузырьках, которые асимметрично деформировались и вытекли из их содержимого.

«Теперь мы разработали метод, который достаточно чувствителен, чтобы наблюдать, как α-синуклеин взаимодействует с отдельными модельными везикулами. В нашем исследовании мы наблюдали, что α-синуклеин связывается и разрушает митохондриально-подобные мембраны, но разрушения не было, это касается мембран синаптических подобных везикул. Повреждение происходит при очень низкой наномолярной концентрации, где белок присутствует только в виде мономеров — неагрегированных белков. Такую низкую концентрацию белка трудно было изучить раньше, но реакции, которые мы обнаружили сейчас может стать решающим шагом в развитии болезни», — говорит Пернилла Виттунг-Стафшеде, профессор химической биологии на кафедре биологии и биологической инженерии.

Новый метод исследователей из Технологического университета Чалмерса позволяет изучать крошечные количества биологических молекул без использования флуоресцентных маркеров. Это большое преимущество при отслеживании естественных реакций, поскольку маркеры часто влияют на реакции, которые вы хотите наблюдать, особенно при работе с небольшими белками, такими как α-синуклеин.

«Химические различия между двумя используемыми липидами очень малы, но все же мы наблюдали существенные различия в том, как α-синуклеин воздействовал на разные везикулы», — говорит Пернилла Виттунг-Стафшеде.

«Мы полагаем, что химия липидов является не только определяющим фактором, но и что существуют макроскопические различия между двумя мембранами, такие как динамика и взаимодействия между липидами -синуклеин связывается с ним, и никогда в таких низких концентрациях«.

Следующим шагом для ученых является исследование вариантов белка α-синуклеина с мутациями, связанными с болезнью Паркинсона , и исследование липидных везикул, которые больше похожи на клеточные мембраны.

«Мы также хотим провести количественный анализ, чтобы понять на механистическом уровне, как отдельные белки, собирающиеся на поверхности мембраны, могут нанести ущерб», — говорит Фредрик Хёк, профессор кафедры физики, который также принимал участие в исследовании.

«Наше видение состоит в том, чтобы еще больше усовершенствовать метод, чтобы мы могли изучать не только отдельные маленькие липидные везикулы размером 100 нанометров, но и отслеживать каждый белок по одному, даже если их размер составляет всего 1-2 нанометра. Это поможет нам раскрыть, как небольшие изменения в свойствах липидных мембран способствуют такому разному отклику на связывание белка, как мы сейчас наблюдали».

Понравилась запись? Поделись с другом!!!