Alzheimerin tauti: Kuinka tau-tangot kasvavat?
Uusi tutkimus Journal of Biological Chemistry hajottaa prosessin, jonka kautta tau-tangot kasvavat niin kauan kuin ne kasvavat. Tulokset voivat johtaa uusiin hoitomuotoihin, jotka kohdistuvat tau-aggregaattien muodostumiseen Alzheimerin taudissa.
Yksi Alzheimerin taudin tunnusmerkeistä on ns. Tau-punokset. Tau on proteiini, joka sisältyy hermosolujen aksoneihin.
Tarkemmin sanottuna tau auttaa muodostamaan mikrotubuluksia - välttämättömiä rakenteita, jotka kuljettavat ravinteita hermosoluissa.
Terveessä aivoissa tau-proteiini auttaa näitä mikrotubuluksia pysymään suorina ja vahvina. Mutta Alzheimerin taudissa romahtaa aggregaatteiksi, joita kutsutaan sotkuiksi. Kun näin tapahtuu, mikrotubulukset eivät enää pysty ylläpitämään ravinteiden ja muiden välttämättömien aineiden kuljetusta hermosoluissa, mikä lopulta johtaa solukuolemaan.
Kuinka myrkyllisiä ja vahingollisia nämä tau-tangot voivat olla ja kuinka pitkälle ne voivat levitä, riippuu niiden pituudesta. Tähän asti tiedemiehet eivät kuitenkaan tienneet, miksi jotkut tau-sotkut ovat pitempiä kuin toiset Alzheimerin taudissa tai kuinka nämä aggregaatit kasvavat ensinnäkin niin kauan.
Mutta nyt Columbuksen Ohion osavaltion yliopiston tutkijat ovat suunnitelleet matemaattisen mallin, joka on auttanut heitä selittämään, mitkä biologiset prosessit ovat tau-sotkujen muodostumisen takana.
Carol Husebyn, Jeff Kuretin ja Ralf Bundschuhin tekemässä uudessa tutkimuksessa kerrotaan, kuinka punokset kasvavat ja saavuttavat eri pituuksia.
Kuinka tau-fibrillit pitenevät
Huseby ja kollegat aloittivat tau-aggregaation kaksivaiheisen perusmallin. Vaihe yksi koostuu kahdesta tau-proteiinista, jotka sitoutuvat hitaasti toisiinsa, ja toiseen vaiheeseen liittyy muita tau-molekyylejä, jotka kiinnittyvät kahteen proteiiniin.
Tutkijat laajensivat tätä perusmallia sisällyttämällä muita tapoja tau-fibrillien käyttäytymiseen. Tutkijat ovat aiemmin kuvanneet fibrillit "sotkeutumattomiksi".
Muutettu malli ennusti, että tau-proteiini hajoaisi useiksi lyhyiksi fibriileiksi. Tutkijat tiesivät kuitenkin, että mikroskoopilla tau-tangut paljastavat pitkiä, ei lyhyitä fibrilliä.
Joten yrittäessään selittää ristiriitaa mallin ennustaman ja mikroskooppisen todellisuuden välillä, tutkijat pohtivat, liittyivätkö lyhyemmät fibrillit yhteen muodostaen pitkiä fibrilliä samalla tavalla kuin hiuslisäkkeet.
Lisäkokeet, joissa tutkijat merkitsivät tau-fibrillit fluoresoivilla väreillä, paljastivat, että todellakin pitkät fibrillit koostuivat lyhyemmistä, erivärisistä fibrilleistä, jotka olivat liittyneet päihin.
Kirjoittajien tietämyksen mukaan nämä havainnot osoittavat ensimmäistä kertaa, että tau-fibrillit voivat kasvaa kooltaan lisäämällä enemmän kuin vain yhden proteiinin kerrallaan. Pikemminkin lyhyemmät fibrillit voivat kiinnittyä toisiinsa ja pidentää fibrilliä nopeammin.
Tutkimuksen tekijä Kuret selittää, että havainnot saattavat valottaa sitä, kuinka tau-tangelit - ja implisiittisesti itse tauti - voivat levitä solusta toiseen. Kun pitkä fibrilli on ”hajotettu pieniksi paloiksi, ne voivat diffundoitua ja helpottaa niiden liikkumista solusta soluun”, hän sanoo.
Lisäksi tutkijoiden mukaan havainnot auttavat selvittämään, kuinka tau-fibrillit voivat kasvaa satojen nanometrien pituisiksi. Tällainen tieto voi myös johtaa uuteen lääkeryhmään, joka voi estää tau: n yhdistymisen.
Tulevaisuudessa tutkijat aikovat muuttaa malliaan vastaamaan monia vivahteita, jotka tekevät tau-proteiinista niin monimutkaisen. Esimerkiksi tässä koesarjassa käytettiin vain yhtä tau-tyyppiä, mutta proteiinissa on kuusi isoformia. Myös kemialliset prosessit, kuten fosforylaatio, voivat edelleen muuttaa proteiinin rakennetta.
