Remiantis nauju tyrimu, Alzheimerio ligą greičiausiai sukelia sustojęs baltymų apdorojimas smegenyse.
Šiandien paskelbtas tyrimas eGyvenimasredaktoriai apibūdina kaip pagrindinį tyrimą, suteikiantį įžvalgų apie tai, kaip presenilino-1 (PSEN1) geno mutacijos veikia amiloido pirmtako baltymo (APP), kuris, perdirbtas į amiloido beta (Aβ) baltymą, susidarymą. Alzheimerio liga sergančių žmonių smegenyse. Jie teigia, kad autoriai savo tyrime pateikia įtikinamų įrodymų, įtikinamų duomenų ir griežtos analizės, kurių rezultatai galėtų būti panaudoti kuriant naujus vaistus Alzheimerio ligai gydyti.
Keletą dešimtmečių Alzheimerio ligą tyrinėjantys mokslininkai stengėsi suprasti „amiloido kaskados hipotezę“, kuri siūlo, kad Aβ baltymų kaupimasis pradeda įvykių, sukeliančių neurodegeneraciją ir demenciją, kaskadą.
„Nepaisant pažangos suprantant mutacijas, kurios sukelia Aβ agregaciją, išlieka neaiškumų dėl neurotoksinių Aβ baltymų surinkimo“, – sako pagrindinis autorius Parnianas Arafi, Kanzaso universiteto (JAV) medicinos chemijos tyrimų asistentas. „Be to, klinikiniai gydymo, nukreipto į Aβ baltymą ar jo agregatus, tyrimai buvo tik nežymiai veiksmingi, todėl Aβ buvo iš naujo įvertinta kaip pagrindinis Alzheimerio ligos proceso veiksnys.”
Šiuo metu vis daugiau dėmesio skiriama Aβ gamybai – procesui, vadinamam proteolize, kurio metu baltymo pirmtakas, vadinamas amiloido pirmtako baltymu (APP), yra apdorojamas fermentu, vadinamu gama sekretaze (γ-sekretaze).
Vyresnysis autorius Michaelas Wolfe'as, Mathias P. Mertesas, Kanzaso universiteto medicininės chemijos profesorius ir kolegos anksčiau įrodė, kad ankstyvos šeiminės Alzheimerio ligos (FAD) mutacijos neleidžia γ-sekretazei veiksmingai apkarpyti APP, o tai lemia ilgų formų APP/Aβ tarpinių produktų. Be to, FAD kirminų modelyje jie parodė, kad šie sustingę γ-sekretazės-APP kompleksai sukelia neurodegeneraciją, net jei Aβ nėra.
Dabartiniame tyrime komanda išplėtė savo analizę į dar šešias mutacijas, nustatytas ankstyvoje FAD pradžioje, įvertindama kiekvienos mutacijos poveikį kiekvienam Aβ gamybos etapui. Tai mutacijos, kurias tiria Dominantly Herited Alzheimer Network (DIAN), nes dėl jų Alzheimerio liga išsivysto 27–58 metų žmonės.
Norėdami ištirti mutacijų poveikį, jie sukūrė ir išgrynino mutantinius γ-sekretazės baltymus ir inkubavo juos su APP fragmentu. Tai leido jiems nustatyti, kaip mutantė γ-sekretazė apkarpė APP, matuojant gautus baltymų fragmentus naudojant masių spektrometrijos metodą.
Jie nustatė, kad visos išbandytos γ-sekretazės mutacijos sukėlė daugelio APP apdorojimo etapų trūkumus, kurių pobūdis skiriasi priklausomai nuo konkrečios mutacijos. Matuojant skirtingus produktus, kuriuos sukuria kiekviena mutacija, komanda galėtų kiekybiškai atskleisti, kaip kiekvienas konkrečiai veikia skirtingų APP / Aβ tarpinių baltymų gamybą.
Proteolizės metu γ-sekretazės fermentas iš pradžių jungiasi į kompleksą su APP, o paskui su vėlesnėmis tarpinėmis baltymo formomis, kai jis apkarpomas. Norėdami patikrinti FAD mutacijų poveikį šių fermentų ir substratų kompleksų stabilumui, komanda panaudojo porą fluorescenciniu būdu pažymėtų antikūnų, nukreiptų į APP fragmentą ir fermentą – fluorescencijos kiekio sumažėjimas rodo, kada fermentas ir substratas yra arti. , tai yra, surišti.
Visų tirtų mutantų fluorescencinis signalas buvo sumažintas, palyginti su normaliu funkciniu fermentu, o tai rodo, kad šios mutacijos padidina fermento ir substrato kompleksų stabilumą. Šis rezultatas yra prasmingas kartu su pradine proteolizės analize, kuri rodo, kad proteolitinis procesas sustojo.
„Mes parodėme, kad šios mutacijos sukelia proteolizės sustojimą ir stabilizuoja fermentą su jo substratu tarpinėje formoje”, – sako Arafi. „Šios išvados atitinka mūsų „užstrigusio komplekso“ hipotezę, kai būtent šie fermentų ir substratų kompleksai sukelia neurodegeneraciją net ir nesant amiloido beta baltymo gamybos.
„Sunkumai tiksliai nustatyti Alzheimerio ligos priežastis ir atrandant veiksmingus gydymo būdus rodo, kad subjektai ir procesai, nesusiję su amiloido beta baltymu, gali atlikti pagrindinį vaidmenį neurodegeneracijoje“, – sako Wolfe.
„Sutelkdami dėmesį į šeiminę Alzheimerio ligą, supaprastinome patogeninių mechanizmų nustatymą, atverdami duris naujų gydymo būdų kūrimui. Siūlome, kad γ-sekretazės aktyvatoriai, galintys išgelbėti sustojusią proteolizę, galėtų papildyti gydymą, nukreiptą į kitus su Alzheimerio liga susijusius kelius.”