В рамках нового исследования ученые из Калифорнийского университета (University of California) в Санта-Барбаре раскрыли механизм, с помощью которого тау-белок путешествует от нейрона к нейрону. Полученные результаты позволили определить способ контроля распространения патологического тау. Исследование опубликовано в научном журнале Nature.
Актуальность проблемы
В борьбе с нейродегенеративными заболеваниями, такими как лобно-височная деменция, болезнь Альцгеймера и хроническая травматическая энцефалопатия, тау-белок является основным виновником. Тау, широко распространенный в клетках нашего мозга, обычно является командным игроком, поддерживает структуру и стабильность внутри нейронов и помогает в транспортировке питательных веществ из одной части клетки в другую. Все это меняется, когда тау накапливается. Белок становится липким и нерастворимым, агрегируя и образуя нейрофибриллярные клубки внутри нейронов, нарушая их функцию и в конечном итоге убивая их.
«Эта ненормальная форма тау начинает распространяться от клетки к клетке», – комментирует автор исследования Кеннет Косик (Kenneth Kosik). «Это напоминает серьезную проблему, известную в биологии и называемую прионными болезнями, такими как коровье бешенство».
Важно отметить, что в отличие от истинных прионных заболеваний, которые передаются при контакте с инфицированными тканями или биологической жидкостью, прионоподобные заболевания, такие как лобно-височная деменция и другие таупатии, не являются заразными – они не могут передаваться от человека к человеку или вступать в контакт с зараженной тканью. Тем не менее, репликация очень знакома: неправильно свернутый тау-белок выходит из клетки и поглощается нормальной соседней клеткой.
Что если распространение может быть сдержано? Если заметить это достаточно рано, контроль над распространением патологического тау может препятствовать прогрессированию нейродегенеративного заболевания и дать пациенту шанс на нормальную жизнь.
Результаты научного исследования
Как показали полученные данные, основным игроком в механизме поглощения и распространения белка является липопротеин низкой плотности, называемый LRP1 (белок 1, связанный с рецептором липопротеинов низкой плотности). LRP1 расположен на клеточной мембране головного мозга и участвует в нескольких биологических процессах, среди которых помогает нейрону принимать холестерин, который используется как часть клеточной структуры.
Исследователи обнаружили, что LRP1 поглощает тау в соседних клетках после того, как он выходит из клетки во внеклеточное пространство. Один из нескольких рецепторов липопротеинов низкой плотности, LRP1, был выделен в процессе элиминации: систематически ингибируя экспрессию каждого из членов этого семейства с помощью технологии CRISPRi и подвергая их воздействию тау, исследователи определили, что генетическое молчание LRP1 эффективно ингибирует тау-поглощение.
«Поскольку наша клеточная работа показала, что тау может взаимодействовать с рецептором LRP1 клеточной поверхности и что это вызывает эндоцитоз тау, наши эксперименты, поставленные на мышах, подтвердили полученные данные», – комментирует ведущий автор исследования Дженнифер Раух (Jennifer Rauch). «Когда мы уменьшили экспрессию LRP1, было зафиксировано уменьшение распространения тау у животных».
«Открытие механизма, с помощью которого тау переходит от клетки к клетке, дает ключ, который откроет глубокий структурный подход к разработке молекул, которые могут предотвратить распространение тау», – резюмирует Косик.
Авторы другого исследования установили, что токсоплазмоз может вызвать нейродегенеративные заболевания.
