В новом исследовании, опубликованном в журнале PLoS Pathogens, ученые впервые определили поверхностные особенности прионов человека, ответственные за их репликацию в головном мозге.
Конечная цель исследования – помочь разработать стратегию борьбы с прионными заболеваниями у человека и, в дальнейшем применить новые методы лечения болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний.
Актуальность вопроса
Прионы были впервые обнаружены в конце 1980-х годов как белковый биологический агент, который мог реплицироваться в живых клетках без нуклеиновой кислоты. Прионы могут связываться с соседними нормальными белками в головном мозге и вызывать микроскопические дыры. По сути, прионы превращают мозг в губчатые структуры и приводят к слабоумию и смерти.
Материалы и методы исследования
Исследователи разработали новый трехэтапный процесс изучения прионов человека. Прионы, полученные из головного мозга человека, сначала были подвергнуты воздействию высокоинтенсивного синхротронного рентгеновского луча. Этот луч создал разновидности гидроксильных радикалов, которые с помощью коротких вспышек света выборочно и постепенно изменяли химический состав поверхности приона. Уникальные свойства этого типа источника света включают его огромную интенсивность; он может быть в миллионы раз ярче света от Солнца до Земли.
Быстрые химические модификации прионов с помощью коротких вспышек света контролировались анти-прионными антителами. Антитела распознают особенности поверхности приона и масс-спектрометрию, которая идентифицирует точные участки прион-специфических различий на основе штаммов, обеспечивая еще более точное описание дефектов приона. Затем освещенным прионам давали возможность реплицироваться в пробирке. Постепенная потеря их репликационной активности по мере того, как синхротрон модифицирует их, помогла выявить ключевые структурные элементы, ответственные за репликацию и распространение прионов в головном мозге.
Результаты научной работы
Научная работа является важным первым шагом для выявления структурно важных участков, которые отражают различия между прионами с разным диагнозом и агрессивностью. Таким образом, теперь можно представить себе создание небольших молекул, которые будут связываться с этими участками нуклеации и репликации и блокировать прогрессирование прионной болезни человека у пациентов.
Результаты исследования предоставляют шаблон для определения структурно важных сайтов на неправильно свернутых белках при других заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, которая включает распространение белка от клетки к клетке аналогично прионам.
Авторы другого исследования утверждают, что соевые производные помогут улучшить память пациентов с болезнью Альцгеймера.
