Naukowcy zbadali teraz mechanizmy białka o nazwie SOD1, o którym wiadomo, że odgrywa rolę w stwardnieniu zanikowym bocznym i odkryli pewne zaskakujące wyniki.
Naukowcy odkryli, że podczas gdy małe agregaty SOD1 mogą napędzać chorobę neurologiczną, możliwe jest, że większe agregaty mogą rzeczywiście pomóc w ochronie neuronów.
Główny autor badań Cheng Zhu, Ph.D. – z University of North Carolina w Chapel Hill (UNC-Chapel Hill) – a koledzy niedawno zgłosili swoje wyniki w.
Stwardnienie zanikowe boczne (ALS), znane również jako choroba Lou Gehriga, jest chorobą neurodegeneracyjną, która według szacunków dotyka około 14 000-15 000 osób w Stanach Zjednoczonych.
W ALS neurony ruchowe – które są komórkami nerwowymi kontrolującymi ruch mięśni dobrowolnie – ulegają stopniowemu pogarszaniu. W miarę postępu choroby objawy będą się pogarszać, a ludzie z tą chorobą ostatecznie stracą zdolność chodzenia, mówienia i oddychania.
Nie ma lekarstwa na ALS, a większość osób z tą chorobą przemija w wyniku niewydolności oddechowej. Najczęściej występuje w ciągu 3-5 lat od wystąpienia objawów.
Dokładna przyczyna ALS pozostaje niejasna, ale naukowcy zidentyfikowali mutacje w genie SOD1 jako ewentualnego winowajcę.
Badania sugerują, że mutacje te prowadzą do produkcji toksycznych białek SOD1 i że tworzą one włókniste agregaty, które mogą niszczyć neurony ruchowe.
Trimery, fibryle i neurony
Jak wyjaśniają Zhu i współpracownicy, istnieją dwa typy włóknistych agregatów utworzonych przez białka SOD1: małe agregaty, które są wykonane tylko z kilku białek SOD1; i większe agregaty lub fibryle, które zawierają kilka białek SOD1.
W poprzednim badaniu zespół odkrył, że włókniste agregaty wykonane z zaledwie trzech białek SOD1 – określanych jako „trimery” – mogą niszczyć komórki podobne do neuronu ruchowego. Dowody na toksyczność większych włókienek były jednak rzadkie, a wiele badań nie wykazało, że powodują uszkodzenia neuronów.
Co więcej, zespół zauważa, że leki opracowane w celu oczyszczania większych włóknistych agregatów z neuronów ruchowych nie wykazały żadnych sukcesów w badaniach klinicznych.
To nasuwa pytanie: czy większe włókniste agregaty są przyczyną śmierci neuronów? Aby się o tym przekonać, Zhu i współpracownicy postanowili porównać działanie trimerów i większych włókienek na neurony – ale nie bez trudności.
„Jednym z wyzwań,” zauważa Zhu, „jest to, że mniejsze konstrukcje, takie jak trimery, istnieją zazwyczaj przejściowo na drodze do tworzenia większych struktur.”
„Ale udało nam się znaleźć mutację SOD1,” dodaje, „która stabilizuje strukturę trimeru i inną mutację, która promuje tworzenie większych włókienek kosztem mniejszych struktur.”
„Tak więc byliśmy w stanie oddzielić efekty tych dwóch gatunków białka”.
Większe włókienka chronią, a nie niszczą
W swoich badaniach naukowcy ocenili wpływ zmutowanych białek SOD1 na komórki, które naśladują neurony ruchowe, które są niszczone u osób z ALS.
W porównaniu z komórkami neuronów ruchowych, które posiadały normalne białka SOD1, naukowcy odkryli, że zmutowane białka SOD1, które pierwotnie tworzyły trimery, zabijają komórki podobne do neuronu ruchowego.
„Patrząc na różne mutanty SOD1, zaobserwowaliśmy, że stopień toksyczności korelował ze stopniem powstawania trimeru” – mówi Zhu.
Odkryli jednak, że gdy zmutowane SOD1 wytwarzają białka tworzą większe fibryle, które tłumią trimery, funkcjonowanie komórek podobnych do neuronu ruchowego było porównywalne z komórkami z normalnym SOD1. Sugeruje to, że większe włókienka chronią neurony, a nie je niszczą.
Według naukowców odkrycia te wskazują, że promowanie tworzenia włókienek w mózgu może być potencjalnym leczeniem ALS, które jest wyzwalane przez mutacje w genie SOD1.
A ewentualne korzyści mogą nie być ograniczone do ALS; wiele chorób neurodegeneracyjnych – w tym choroba Parkinsona i choroba Alzheimera – jest napędzanych przez agregaty włókienek.
„Chociaż ALS związany z SOD1 stanowi niewielką część wszystkich przypadków ALS, odkrycie źródeł neurotoksyczności w agregacji SOD1 może rzucić światło na przyczyny leżące u podstaw całej klasy chorób neurodegeneracyjnych.”
Starszy autor Nikolay Dokholyan, Ph.D., UNC-Chapel Hill
Naukowcy planują teraz dowiedzieć się więcej o tym, jak zmutowane białka SOD1 produkują trimery i identyfikują leki, które mogą blokować ich tworzenie.
