Aivosolujen kuljetusjakauma voi johtaa Alzheimerin, Parkinsonin, tauteihin
Tutkittuaan hiirillä ja kärpäsillä tapahtuvaa prosessia tutkijat ehdottavat, että epäonnistuminen sellaisten molekyylikoneiden kuljettamisessa, jotka hajottavat proteiineja soluissa, voi olla neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Alzheimerin ja Parkinsonin taudin, ydin.
Kyky hajottaa vahingoittuneet proteiinit, väärä muoto tai ylijäämä vaatimuksiin on elävien solujen tärkeä tehtävä. Tämä prosessi tapahtuu solun tietyissä paikoissa.
Jotkut näistä paikoista voivat olla yli 1 metrin päässä solurungosta hermosoluissa tai hermosoluissa, koska ne makaavat aksoneillaan, jotka ovat pitkiä ohuita kuituja, jotka yhdistävät ne muihin neuroneihin.
Solut käyttävät monimutkaisia molekyylikoneita, joita kutsutaan proteasomeiksi, hajottamaan proteiineja spesifisillä aktiivisuusalueillaan.
Yksi neurodegeneratiivisen taudin tunnusmerkeistä on sellaisten proteiinien kertyminen, jotka eivät ole hajonneet.
Esimerkkejä ovat beeta-amyloidin kertyminen Alzheimerin ja alfa-synukleiini Parkinsonin taudissa.
Hajoamattomien proteiinien kerääntyessä ne tarttuvat toisiinsa ja muihin aineisiin tukkiessaan aivosoluja ja häiritsemällä niiden toimintaa. Solut lopulta lakkaavat toimimasta ja kuolevat.
Kuljetusvirhe
New Yorkin New Yorkin osavaltiossa sijaitsevan Rockefeller-yliopiston tutkijoiden tekemä uusi tutkimus tukee ajatusta, että proteasomien kuljettamisen epäonnistuminen voi olla syy proteiinin kertymiseen neurodegeneratiivisessa sairaudessa.
Tutkijat raportoivat havainnoistaan kahdessa viimeaikaisessa artikkelissa - yhdessä vuonna Kehityssolu ja toinen sisään PNAS.
"Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa löydetään mekanismi, jolla proteasomit siirretään hermopäätteisiin tehtävänsä suorittamiseksi", sanoo professori Hermann Steller, joka on molempien tutkimusten vanhempi kirjailija.
"Kun tämä mekanismi häiriintyy", hän lisää, "hermosolujen toiminnalle ja pitkäaikaiselle selviytymiselle on vakavia seurauksia."
Ensimmäisessä tutkimuksessa hän ja hänen kollegansa tutkivat proteasomeja hedelmäkärpäissä ja hiirissä. Siellä he havaitsivat, että proteiiniproteasomin estäjä 31 (PI31) on välttämätön proteasomien kuljettamiseksi neuronien aksoneissa.
Vaikuttaa siltä, että PI31 auttaa proteasomeja kytkeytymään molekyylimoottoreihin, jotka kuljettavat niitä pitkin, ja se myös edistää moottorien liikettä. Ilman PI31: ää proteasomikuljetukset loppuvat.
Geenien manipulointi valaisee enemmän
Toisessa tutkimuksessa tutkijat tutkivat PI31: ää perusteellisemmin manipuloimalla sen geeniä.
He tekivät hiiret hiljaisina PI31 geenit kahden tyyppisissä aivosoluissa, joilla on pitkät aksonit.
Kun geeni oli kytketty pois päältä, nämä solut eivät voineet tuottaa PI31-proteiinia ja kuljettaa proteasomeja.
Tutkijat näkivät, kuinka tämä johti epänormaalien proteiinien kertymiseen pitkien aksonien päihin tai "hermosolujen distaalisiin kärjiin".
He näkivät myös, että neuronit, joilta puuttui PI31, näyttivät oudolta.
"Rakenteelliset viat" olivat erityisen havaittavissa aksonien haaroissa ja synapseissa, jotka muodostavat neuronien välisiä liitoksia.
"Erityisesti nämä rakennemuutokset pahenivat asteittain iän myötä", professori Steller huomauttaa.
Hän selittää, että kun he havaitsivat hiiret näiden vikojen kanssa, se muistutti heitä "vakavista käyttäytymis- ja anatomisista puutteista, joita näemme joissakin ihmisen neurogeneratiivisissa sairauksissa".
Mahdollisuus uusiin hoitoihin
Tutkijat uskovat, että heidän löytönsä lisäävät tietoa PI31: n roolista neurodegeneratiivisissa sairauksissa.
Esimerkiksi on vakava Parkinsonin tauti, joka iskee elämässä aikaisemmin kuin muut tyypit PARK15 geeni.
Tutkijat ovat ehdottaneet sitä siksi PARK15 on vuorovaikutuksessa PI31: n kanssa, sen häiriö voi häiritä proteasomiaktiivisuutta.
Tutkijat tutkivat jo kuinka PI31: ää ja molekyylejä, joiden kanssa se on vuorovaikutuksessa, käytetään lääkekohteina.
He toivovat, että se voisi johtaa hoitoihin, jotka puuttuvat taudin varhaisessa vaiheessa, koska PI31 on aktiivinen hermosolujen varhaisen muodostumisen aikana.
Toinen tapa, jota he etsivät, on saada pysäytetty proteasomikuljetus jälleen liikkeelle.
Vaikka uusi tutkimus keskittyy proteiinien muodostumismekanismeihin, professori Steller ei usko, että se on perussyy, vaan pikemminkin oire jostakin suuremmasta, mitä tapahtuu.
"Työmme viittaa siihen, että se todella alkaa proteasomien paikallisesta virheestä, mikä johtaa epäonnistumiseen hajottaa hermoston toiminnalle kriittisiä proteiineja."
Professori Hermann Steller
