Transportni kvar u moždanim stanicama može dovesti do Alzheimerove, Parkinsonove
Nakon proučavanja procesa kod miševa i muha, znanstvenici sugeriraju da bi neuspjeh u transportu molekularnih strojeva koji razgrađuju proteine u stanicama mogao biti u središtu neurodegenerativnih bolesti poput Alzheimerove i Parkinsonove.
Sposobnost razdvajanja proteina koji su oštećeni, pogrešnog oblika ili viška zahtjeva presudna je funkcija u živim stanicama. Taj se postupak događa na određenim mjestima unutar stanice.
Neka od tih mjesta mogu biti udaljena više od 1 metra od staničnog tijela u neuronima ili živčanim stanicama, jer leže duž njihovih aksona, dugih tankih vlakana koja ih povezuju s drugim neuronima.
Stanice koriste složene molekularne strojeve zvane proteasomi da razgrađuju proteine na njihovim specifičnim mjestima djelovanja.
Jedno od obilježja neurodegenerativne bolesti je nakupljanje proteina koji se nisu uspjeli razgraditi.
Primjeri uključuju nakupljanje beta-amiloida u Alzheimerovoj bolesti i alfa-sinukleina u Parkinsonovoj bolesti.
Kako se nerazgrađeni proteini nakupljaju, lijepe se jedni za druge i druge tvari, začepljuju moždane stanice i narušavaju njihovu funkciju. Stanice na kraju prestaju raditi i umiru.
Kvar u transportu
Novo istraživanje, koje su proveli znanstvenici sa Sveučilišta Rockefeller u New Yorku, New York, podupire ideju da bi neuspjeh u transportu proteasoma mogao biti uzrok nakupljanja proteina koji se javlja kod neurodegenerativne bolesti.
Istraživači izvještavaju o svojim nalazima u dva nedavna rada - jednom u Razvojna stanica a druga u PNAS.
"Ovo je prva studija koja je pronašla mehanizam kojim se proteasomi premještaju u živčane završetke kako bi obavljali svoj posao", kaže prof. Hermann Steller, koji je stariji autor u obje studije.
"Kada se ovaj mehanizam poremeti", dodaje, "postoje teške posljedice za funkciju i dugoročno preživljavanje živčanih stanica."
U prvom su istraživanju on i njegovi kolege istraživali proteasome kod voćnih muha i miševa. Tamo su otkrili da je protein proteasom inhibitor 31 (PI31) neophodan za transport proteasoma u aksonima neurona.
Čini se da PI31 pomaže proteasomima da se spajaju s molekularnim motorima koji ih prevoze, a također potiče i kretanje motora. Bez PI31, transport proteasomima prestaje.
Manipulacija genima baca više svjetla
U drugoj studiji istraživači su temeljitije istražili PI31 manipulirajući njegovim genom.
Miševe su projektirali tiho PI31 geni u dvije vrste moždanih stanica koje imaju duge aksone.
S isključenim genom, te stanice nisu mogle stvarati protein PI31 i prenositi proteasome.
Znanstvenici su vidjeli kako je to dovelo do nakupljanja abnormalnih proteina na krajevima dugih aksona, ili "distalnih vrhova neurona".
Također su vidjeli da neuroni kojima nedostaje PI31 izgledaju neobično.
"Strukturni nedostaci" bili su posebno uočljivi na granama aksona i na sinapsama, koje čine spojeve između neurona.
"Značajno je da su ove strukturne promjene s godinama postajale sve ozbiljnije", primjećuje prof. Steller.
Objašnjava da ih je, kad su promatrali miševe s tim manama, podsjetilo na "teške poremećaje u ponašanju i anatomske probleme koje vidimo kod neke ljudske neurogenerativne bolesti".
Potencijal za nove tretmane
Istraživači vjeruju da će njihova otkrića dodati rastuće znanje o ulozi PI31 u neurodegenerativnim bolestima.
Na primjer, postoji ozbiljna vrsta Parkinsonove bolesti koja napada ranije u životu od ostalih vrsta zbog mutacije PARK15 gen.
Znanstvenici su to predložili jer PARK15 u interakciji s PI31, njegov poremećaj može ometati aktivnost proteasoma.
Istraživači već istražuju kako koristiti PI31 i molekule s kojima on komunicira kao ciljeve lijekova.
Nadaju se da bi to moglo dovesti do tretmana koji interveniraju rano u procesu bolesti jer je PI31 aktivan tijekom ranog stvaranja živčanih stanica.
Još jedna avenija koju oni traže je kako ponovno pokrenuti zaustavljeni proteasomski prijevoz.
Iako se novo istraživanje usredotočuje na mehanizme nakupljanja proteina, prof. Steller ne vjeruje da je to glavni uzrok, već više simptom nečega većeg što se događa.
"Naš rad sugerira da doista započinje s lokalnim defektom u proteasomima, što rezultira neuspjehom razgradnje bjelančevina koje su ključne za živčani rad."
Prof. Hermann Steller
