Alcheimera slimība: kā aug Tava mudžekļi?

Jauni pētījumi Bioloģiskās ķīmijas žurnāls izjauc procesu, kura laikā tau pīnes aug tik ilgi, kamēr tās aug. Atzinumi var novest pie jaunām terapijām, kuru mērķis ir tau agregātu veidošanās Alcheimera slimībā.

Pētnieki zināja, ka ar Alcheimera slimību saistītie tau agregāti sastāvēja no neliela skaita garu tau fibrilu.

Viena no Alcheimera slimības pazīmēm ir tā sauktās tau mudžekļi. Tau ir olbaltumviela, kas atrodas nervu šūnu aksonos.

Precīzāk, tau palīdz veidot mikrocaurules - būtiskas struktūras, kas barības vielas transportē nervu šūnās.

Veselās smadzenēs tau proteīns palīdz šiem mikrotubuliem palikt taisni un spēcīgi. Bet Alcheimera slimībā tau sabrūk agregātos, kurus sauc par mudžekļiem. Kad tas notiek, mikrocaurules vairs nespēj uzturēt barības vielu un citu būtisku vielu transportu nervu šūnās, kas galu galā noved pie šūnu nāves.

Cik toksiskas un kaitīgas var būt šīs tau mudžekļi un cik tālu tās var izplatīties, ir atkarīgs no to garuma. Tomēr līdz šim zinātnieki nezināja, kāpēc daži tau mudžekļi ir garāki nekā citi Alcheimera slimībā vai kā šie agregāti vispār aug tik ilgi.

Bet tagad Ohaio štata Kolumbusas universitātes zinātnieki ir izstrādājuši matemātisko modeli, kas viņiem palīdzējis izskaidrot, kādi bioloģiskie procesi slēpjas aiz tau mudžekļu veidošanās.

Jaunais pētījums, kuru veica Kerola Husebija, Džefs Kurets un Ralfs Bundšuhs, paskaidro, kā mudžekļi aug un sasniedz dažādu garumu.

Kā tau fibrilas pagarinās

Husebijs un viņa kolēģi sāka ar tau agregācijas pamata divpakāpju modeli. Pirmais solis sastāv no diviem tau proteīniem, kas lēnām saistās kopā, un otrais solis ietver papildu tau molekulas, kas piesaista sevi abiem proteīniem.

Pētnieki paplašināja šo pamatmodeli, iekļaujot papildu veidus, kā izturēties tau fibrilas. Zinātnieki jau iepriekš aprakstīja fibrilas kā “juceklus atšķetinātus”.

Grozītais modelis paredzēja, ka tau proteīns sadalīsies vairākās īsās fibrilās. Tomēr pētnieki zināja, ka zem mikroskopa tau sapīšanās atklāj garas, nevis īsas fibrilas.

Tātad, mēģinot izskaidrot neatbilstību starp modeļa prognozēto un mikroskopisko realitāti, pētnieki domāja, vai īsākas fibrilas savienojās kopā, veidojot garas fibrilas, līdzīgi kā matu pieaudzēšana.

Turpmākie eksperimenti, kuros zinātnieki iezīmēja tau fibrilas ar fluorescējošām krāsām, atklāja, ka patiešām garās fibrilas sastāvēja no īsākām, dažādu krāsu fibrilām, kas bija pievienojušās galos.

Pēc autoru zināšanām šie atklājumi pirmo reizi parāda, ka tau fibrilu izmērs var pieaugt, vienlaikus pievienojot vairāk nekā tikai vienu olbaltumvielu. Drīzāk īsākas fibrilas var piestiprināties viena otrai, ātrāk pagarinot fibrilu.

Pētījuma līdzautors Kurets paskaidro, ka atklājumi var atklāt, kā tau mudžekļi - un netieši pati slimība - var izplatīties no vienas šūnas uz otru. Kad garā fibrila ir “sadalīta mazos gabaliņos, tās var izkliedēties, atvieglojot to pārvietošanos no šūnas uz šūnu”, viņš saka.

Turklāt, saka pētnieki, atklājumi palīdz noskaidrot, kā tau fibrilas var izaugt simtiem nanometru garas. Arī šādas zināšanas var radīt jaunu zāļu klasi, kas varētu apturēt tau agregāciju.

Nākotnē zinātnieki plāno grozīt savu modeli, lai ņemtu vērā daudzās nianses, kas padara tau olbaltumvielu tik sarežģītu. Piemēram, šajā eksperimentu sērijā tika izmantots tikai viens tau veids, bet olbaltumvielai ir sešas izoformas. Arī ķīmiskie procesi, piemēram, fosforilēšana, var vēl vairāk mainīt olbaltumvielu struktūru.