Odkryto, że błędnie złożone białka powiązane z chorobą Alzheimera i demencją występują częściej, niż wcześniej sądzono

Przez dziesięciolecia historia badań nad chorobą Alzheimera koncentrowała się na walce między amyloidem A-beta a białkiem tau, które mogą niszczyć neurony i zakłócać funkcjonowanie mózgu. Jednak nowe badania sugerują, że te lepkie blaszki w mózgu mogą nie działać same.

Naukowcy z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa zidentyfikowali ponad 200 rodzajów błędnie sfałdowanych białek u szczurów, które mogą mieć związek z pogorszeniem funkcji poznawczych związanym z wiekiem.

Odkrycia te mogą otworzyć drogę do odkrywania nowych celów terapeutycznych i metod leczenia u ludzi, które mogłyby złagodzić cierpienie milionów osób powyżej 65. roku życia, cierpiących na chorobę Alzheimera, demencję lub inne choroby, które z wiekiem pozbawiają ich pamięci i niezależności.

„Amyloidy to skupiska zdeformowanych białek. Są duże, brzydkie i łatwo je dostrzec pod mikroskopem, nic więc dziwnego, że przyciągają naszą uwagę. Widzimy jednak setki białek, które są nieprawidłowo sfałdowane w sposób, który nie tworzy skupisk amyloidów, a mimo to zdają się wpływać na funkcjonowanie mózgu” – powiedział Stephen Fried, adiunkt chemii i naukowiec zajmujący się białkami, który bada, jak cząsteczki w mózgu zmieniają się z wiekiem.

„Nasze badania pokazują, że amyloidy to tylko wierzchołek góry lodowej”.

Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science Advances.

Aby zrozumieć różnice molekularne między starzejącymi się mózgami, które zachowują sprawność umysłową, a tymi, których sprawność zanika, Fried i jego zespół zbadali 17 dwuletnich szczurów wychowanych w tej samej kolonii. Siedem szczurów uzyskało słabe wyniki w testach pamięci i rozwiązywania problemów, a ich funkcje poznawcze uznano za upośledzone, podczas gdy 10 szczurów uzyskało wyniki równie dobre, jak sześciomiesięczne szczury.

Następnie naukowcy zmierzyli ponad 2500 typów białek w hipokampie, części mózgu związanej z uczeniem się przestrzennym i pamięcią.

Po raz pierwszy naukowcom udało się określić w przypadku dużej liczby białek, czy poszczególne białka są zdeformowane lub nieprawidłowo sfałdowane. Pozwoliło to badaczom ustalić, które białka są nieprawidłowo sfałdowane u wszystkich szczurów i mają ogólny związek ze starzeniem się, a które są nieprawidłowo sfałdowane tylko u szczurów z upośledzeniem funkcji poznawczych.

U szczurów z upośledzeniem funkcji poznawczych stwierdzono odkształconą budowę ponad 200 białek, podczas gdy u szczurów o zdrowych funkcjach poznawczych zachowały one swój kształt. Odkrycia te, według naukowców, sugerują, że niektóre z tych białek przyczyniają się do pogorszenia funkcji poznawczych.

Nieprawidłowo sfałdowane białka nie są w stanie wykonywać zadań niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania komórki, dlatego komórki posiadają naturalny system nadzoru, który identyfikuje i niszczy te „niegrzeczne” białka. Wcześniej naukowcy sądzili, że nieprawidłowo sfałdowane białka – zwłaszcza A-beta i tau – powodują problemy tylko wtedy, gdy zlepiają się w amyloidy.

„Uważamy, że istnieje wiele białek, które mogą się nieprawidłowo fałdować, nie tworzyć amyloidu i nadal stwarzać problemy” – powiedział Fried. „To sugeruje, że te zdeformowane białka w jakiś sposób wymykają się spod kontroli systemu w komórce”.

Jednak w jaki dokładnie sposób te nieprawidłowo sfałdowane białka unikają „systemu bezpieczeństwa” komórki, pozostaje zagadką.

Zespół planuje teraz zbadać zdeformowane białka pod mikroskopami o wysokiej rozdzielczości, aby uzyskać bardziej szczegółowy obraz tego, jak wyglądają ich deformacje na poziomie molekularnym.

„Wielu z nas doświadczyło sytuacji, w której bliska nam osoba lub krewny traci zdolność wykonywania codziennych czynności wymagających zdolności poznawczych” – powiedział Fried.

„Zrozumienie tego, co fizycznie dzieje się w mózgu, może przyczynić się do udoskonalenia metod leczenia i profilaktyki”.