Алцхаймер: Как растат тау заплитанията?
Нови изследвания в Вестник по биологична химия разбива процеса, през който тау заплитанията растат толкова дълго, колкото и те. Констатациите могат да доведат до нови терапии, насочени към образуването на тау агрегати при болестта на Алцхаймер.
Един от отличителните белези на болестта на Алцхаймер е така наречените заплитания тау. Tau е протеин, съдържащ се в аксоните на нервните клетки.
По-точно, тау помага да се образуват микротубули - основни структури, които транспортират хранителни вещества в нервните клетки.
В здрав мозък тау протеинът помага на тези микротубули да останат прави и силни. Но при Алцхаймер тау се срива в агрегати, наречени заплитания. Когато това се случи, микротубулите вече не могат да поддържат транспорта на хранителни вещества и други основни вещества в нервните клетки, което в крайна сметка води до клетъчна смърт.
Колко токсични и увреждащи могат да бъдат тези заплетени тау и колко далеч могат да се разпространят, зависи от тяхната дължина. Досега обаче учените не знаеха защо някои тау заплитания са по-дълги от други при Алцхаймер или как тези агрегати растат толкова дълго на първо място.
Но сега учените от държавния университет в Охайо в Колумб са създали математически модел, който им е помогнал да обяснят какви биологични процеси се крият зад образуването на тау плетеници.
Новото изследване, проведено от Carol Huseby, Jeff Kuret и Ralf Bundschuh, обяснява как заплитанията растат и достигат различни дължини.
Как се удължават тау фибрилите
Huseby и колегите започнаха с основен двуетапен модел на агрегиране на tau. Първата стъпка се състои от два тау протеина, които бавно се свързват заедно, а стъпка втора включва допълнителни тау молекули, които се свързват с двата протеина.
Изследователите разшириха този основен модел, за да включат допълнителни начини, по които тау фибрилите се държат. По-рано учените описват фибрилите като „заплетени плетеници“.
Измененият модел прогнозира, че тау протеинът ще се разпадне на няколко къси фибрили. Изследователите обаче знаеха, че под микроскопа тау заплитанията разкриват дълги, а не къси фибрили.
И така, в опит да обяснят несъответствието между предсказаното от модела и микроскопичната реалност, изследователите се чудеха дали по-късите фибрили се съединяват, за да образуват дълги фибрили, подобно на удължаването на косата.
По-нататъшни експерименти, при които учените обозначават тау фибрилите с флуоресцентни цветове, разкриват, че наистина дългите фибрили са съставени от по-къси, с различен цвят фибрили, които са се съединили в краищата.
Доколкото са известни на авторите, тези открития показват за първи път, че тау фибрилите могат да растат по размер, като добавят повече от просто един протеин наведнъж. По-скоро по-късите фибрили могат да се прикрепят един към друг, удължавайки фибрилата по-бързо.
Съавторът на изследването Курет обяснява, че констатациите могат да хвърлят светлина върху това как тау заплитанията - и по подразбиране самата болест - могат да се разпространят от една клетка в друга. След като една дълга фибрила се „разчупи на малки парченца, те могат да се разпръснат, улеснявайки движението им от клетка в клетка“, казва той.
Освен това, казват изследователите, констатациите помагат да се изясни как тау фибрилите могат да растат до стотици нанометри. Също така такива знания могат да доведат до нов клас лекарства, които могат да спрат агрегирането на тау.
В бъдеще учените планират да изменят своя модел, за да отчетат многото нюанси, които правят протеина тау толкова сложен. Например, тази поредица от експерименти използва само един вид тау, но има шест изоформи на протеина. Също така, химични процеси, като фосфорилиране, могат допълнително да променят структурата на протеина.
