Вадим Дудченко
Администратор портала

У больных болезнью Паркинсона в головном мозге обнаруживаются сгустки α-синуклеина (альфа-синуклеина), иногда известного как "белок Паркинсона". Они разрушают клеточные мембраны, что в конечном итоге приводит к гибели клеток. Теперь новый метод, разработанный в Технологическом университете Чалмерса, Швеция, показывает, как состав клеточных мембран, по-видимому, является решающим фактором для того, как небольшие количества α-синуклеина вызывают повреждение.

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

Иллюстрация, показывающая, как митохондрии-имитирующие липидные везикулы повреждаются белком Паркинсона Альфа-синуклеином. Рассеяние света показывает, как разрушается мембрана даже при очень низких, наномолярных, концентрациях, где белки не собираются в сгустки, прежде чем они свяжутся. Акварельная иллюстрация была создана исследователем Фредриком Хеком

Известно, что митохондрии, производящие энергию в клетках, повреждаются при болезни Паркинсона, возможно, из-за "амилоидов" α-синуклеина. Амилоиды представляют собой сгустки белков, расположенных в виде длинных волокон с хорошо упорядоченной структурой ядра, и их образование лежит в основе многих нейродегенеративных расстройств. Амилоиды или даже более мелкие сгустки α-синуклеина могут связываться с мембранами митохондрий и разрушать их, но точные механизмы пока неизвестны.

Новое исследование, недавно опубликованное в журнале PNAS, фокусируется на двух различных типах мембраноподобных везикул, которые представляют собой "капсулы" липидов, которые могут быть использованы в качестве имитаторов мембран, обнаруженных в клетках. Одна из везикул состоит из липидов, которые часто встречаются в синаптических везикулах, другая содержит липиды, связанные с мембранами митохондрий.

Исследователи обнаружили, что белок Паркинсона связывается с обоими типами везикул, но только вызывает структурные изменения в митохондриальных везикулах, которые асимметрично деформируются и просачивают свое содержимое.

"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 с митохондриальными мембранами и разрушает их, но не разрушает мембраны синаптических везикул. Повреждение происходит при очень низкой, наномолярной концентрации, где белок присутствует только в виде мономеров-неагрегированных белков. Такая низкая концентрация белка была трудна для изучения раньше, но реакции, которые мы обнаружили сейчас, могут стать решающим шагом в развитии болезни",-говорит Пернилла Виттунг-Стаффсхеде, профессор химической биологии на кафедре биологии и биологической инженерии..

Новый метод, разработанный исследователями из Технологического университета Чалмерса, позволяет изучать крошечные количества биологических молекул без использования флуоресцентных маркеров. Это большое преимущество при отслеживании естественных реакций, так как 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 драматические различия в том, как α-синуклеин влияет на различные везикулы",-говорит Пернилла Виттунг-Стаффсхеде.

"Мы считаем, что химия липидов является не только определяющим фактором, но и что существуют макроскопические различия между двумя мембранами - такие как динамика и взаимодействие между липидами. Никто по-настоящему не изучал, что происходит с самой мембраной, когда α-синуклеин связывается с ней, и никогда при таких низких концентрациях."

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

"Мы также хотим провести количественный анализ, чтобы понять на механистическом уровне, как отдельные белки, собирающиеся на поверхности мембраны, могут вызвать повреждение", - говорит Фредрик Хек, профессор кафедры физики, который также участвовал в исследовании.

"Наше видение состоит в том, чтобы еще больше усовершенствовать метод, чтобы мы могли изучать не только отдельные, небольшие - 100 нанометров - липидные пузырьки, но и отслеживать каждый белок один за другим, даже если они всего 1-2 нанометра в размере. Это помогло бы нам выявить, как небольшие различия в свойствах липидных мембран способствуют такому различному ответу на связывание белков, как мы сейчас наблюдаем."

Источник

 



Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц