Ученые изучили деградацию белков в нервных клетках мозга

Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и Паркинсона, вызваны дефектом агрегированных белков, накапливающихся в нервных клетках мозга. У здоровых клеток этот процесс предотвращается с помощью ферментного комплекса, известного как протеасомы, который удаляет и перерабатывает устаревшие и дефектные белки. В последнее время исследователи наблюдали и структурно охарактеризовали протеасомы при работе внутри здоровых клеток мозга. 

«Когда мы увидели протеасомы на нашем экране, мы были осведомлены о важности результатов», — вспоминает Шох Асано (Shoh Asano), первый автор исследования. 

Исследование опубликовано в журнале Science.

Ученые подсчитали, что в нашем мозгу от десяти до ста миллиардов нервных клеток. Для того чтобы выполнять свои соответствующие задачи как можно дольше, эти клетки должны постоянно контролировать качество и функциональность внутренних белков. В противном случае белки могут собираться вместе и тем самым парализовать или даже убивать клетки. После того, как клетки распознают дефект белка, то своего рода молекулярный измельчитель, так называемые протеасомы, перерабатывают их.

Теперь исследователи преуспели в визуализации этого процесса в интактных нервных клетках, которые ранее могли изучать только в пробирке. Электрон крио-томография имеет большое значение для получения описанных изображений. Вначале клетки охлаждаются до минус 170 ° С в доли секунды. При последовательной стадии фотографии внутренней части клетки берут из различных углов, которые затем объединяют в вычислительном трехмерном изображении.

В текущем исследовании использование специальных технических инноваций позволило ученым достичь беспрецедентного качества изображения, что позволяет различать отдельные протеасомы в клетке. Впервые можно качественно и количественно описать этот важный комплекс ферментов в неповрежденных клетках. В следующих экспериментах ученые сосредоточены на деятельности протеасомов. Для интерпретации отдельных частиц важно знать, что есть подобные структуры, так называемые нормативные частицы, прикрепленные к концу протеасом. Они связывают белки, которые деградируют и, таким образом, изменяют свою форму. Ученые смогли отличить эти состояния и, следовательно, узнать, сколько протеасомы активно разлагают белков.

Вывод исследователей: в покоящихся нервных клетках, которые используются в реальных экспериментах, только меньшинство протеасом активны. Более подробно, результаты показали, что только каждая четвертая протеасома активно подвергает деградацию белка. В будущем ученые хотят устранить структурные изменения протеасом при клеточном стрессе, как это происходит при нейродегенеративных заболеваниях. 

«Это исследование показывает новые возможности белковых комплексов в клетке во всей их полноте и помогает изучить их функциональные зависимости», — считает Вольфганг Баумейстер (Wolfgang Baumeister).



ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:

Asano, Shoh; Fukuda, Yoshiyuki; Beck, Florian; Aufderheide, Antje; Forster, Friedrich et al. (2015) A molecular census of 26S proteasomes in intact neurons // Science — vol. 347 (6220) — p. 439-442

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 

Сделать «Medical Insider» основным источником новостей в Google


Рейтинг
( Пока оценок нет )
Клара Галиева / автор статьи
Должность - Автор новостного блока. Врач-невропатолог. г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: