В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из Эдинбургского университета (University of Edinburgh) обнаружили, что определенные уровни стресса помогут восстановить белки в головном мозге людей с деменцией.
Актуальность проблемы
Распространенной характеристикой нейродегенеративных состояний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона, является накопление неправильно свернутых белков, такие как бета-амилоид и тау. Чтобы избежать накопления неправильно свернутых белков, здоровые клетки уничтожают их. Ошибки в этих процессах могут привести к нейродегенеративным заболеваниям. Знание того, существует ли подобная способность в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР) — участке клетки, который производит около трети клеточных белков, — могло бы улучшить понимание исследователями патологии нейродегенерации.
Материалы и методы обследования
Ученые исследовали, приводит ли стресс определенных частей клеток к неправильному свертыванию белков, характерному для нейродегенеративных состояний, таких как деменция.
В ходе исследования ученые наблюдали за несколькими типами клеток, в том числе:
- Клетки почек обезьяны;
- Клетки яичника хомяка;
- Клетки кожи эмбриона мыши;
- Клетки почки эмбриона человека;
- Нейроны коры головного мозга человека, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
После запуска стресса в ЭПР этих клеток, ученые использовали специально разработанную систему зондирования белковой агрегации, чтобы наблюдать за свертыванием белка внутри них. Система, которую ученые использовали, включала измерение световых паттернов светящегося химического вещества с интервалом в наносекунду — миллиардную долю секунды под лазерным микроскопом.
Результаты научной работы
Ученые обнаружили, что вместо того, чтобы усиливать неправильное свертывание белков, определенное количество стресса может вызвать развертывание белковых агрегатов. В ходе исследования ученые обнаружили, что белок теплового шока шаперон Hsp70 обладает способностью устранять накопление белка в цитоплазме клетки за исключением ядра.
В недавнем исследовании ученые выдвинули гипотезу, что добавление стресса к ЭПС приводит к неправильному сворачиванию белка и, в конечном итоге, к его накоплению. Однако было обнаружено, что все было наоборот.
«Результаты научной работы показывают, что воздействие химических веществ на клетки, выращенные в чашке Петри, поможет удалить аномальное скопление белков из структуры внутри клеток, называемой эндоплазматическим ретикулумом», — комментирует автор исследования Тара Спайрес-Джонс (Tara Spires-Jones).
Ученые обнаружили, что воздействие стресса расщепляет белковые агрегаты в клетке, что потенциально позволяет им правильно свертываться. Белки теплового шока, по-видимому, играют важную роль в этом ответе. Эти белки реагируют на изменения температуры и вырабатываются, когда клетки подвергаются воздействию более высоких температур, чем обычно.
«Белок теплового шока Hsp70 может связываться с другими белками и способствовать расшифровке неправильно свернутых белков, чтобы подавить агрегацию этих белков», — комментирует соавтор исследования Марк Даллас (Mark Dallas).
Исследователи надеются, что их результаты могут однажды стать основой для новых методов лечения нейродегенеративных состояний.
Авторы другого исследования утверждают, что деменция зачастую не указывается как причина летального исхода.
