Ученые увидели, как белки при болезни Паркинсона сверлят отверстия в клетках мозга
В центре внимания ученых из Орхусского университета оказался белок альфа-синуклеин, который в здоровом мозге участвует в коммуникации между клетками. При болезни Паркинсона он начинает вести себя ненормально и слипается в токсичные структуры. До сих пор большинство исследований фокусировалось на крупных скоплениях этого белка — фибриллах, которые при болезни Паркинсона в больших количествах обнаруживаются в тканях мозга пациентов. Но теперь ученые сосредоточились на изучении более мелких и токсичных структур — олигомеров альфа-синуклеина. Именно они, по мнению ученых, буквально «просверливают» микроскопические отверстия в мембранах нервных клеток.
«Мы первыми напрямую наблюдали, как эти олигомеры формируют поры — и как эти поры себя ведут», — говорит Метте Гальсгаард Малле, постдокторант Орхусского и Гарвардского университетов. Процесс проходит в три этапа: сначала олигомеры прикрепляются к мембране, особенно в тех участках, где она изгибается, затем частично встраиваются в нее и, наконец, формируют пору, через которую могут проходить молекулы.
Но это не статичные отверстия. Поры постоянно открываются и закрываются, словно крошечные вращающиеся двери. «Такое динамическое поведение может объяснить, почему клетки не погибают мгновенно», — отмечает Бо Вольф Брехнер, аспирант и первый автор исследования. «Если бы поры оставались открытыми постоянно, клетки, вероятно, разрушились бы очень быстро. Но поскольку они открываются и закрываются, собственные насосы клетки могут временно компенсировать ущерб».
Образование пор, их открытие и закрытие удалось наблюдать в реальном времени благодаря новой платформе анализа отдельных везикул — искусственных пузырьков, имитирующих клеточные мембраны. «Это как смотреть молекулярное кино в замедленной съемке», — объясняет Малле. «Мы не только видим, что происходит, но и можем выяснить, как на этот процесс влияют различные молекулы».
Команда уже протестировала нанотела — небольшие фрагменты антител, разработанные для связывания с олигомерами. Хотя они не блокировали формирование пор, они могут помочь обнаружить олигомеры на очень ранних стадиях заболевания. «Это критически важно, поскольку болезнь Паркинсона обычно диагностируется только после того, как много нейронов повреждено и изменения в мозге уже необратимы», — подчеркивает Брехнер.
Кроме того, ученые узнали, что поры формируются не случайно — они чаще возникают в мембранах, которые напоминают оболочки митохондрий — органел, выполняющих роль энергетических станций клетки. Это может указывать на то, что повреждение начинается именно там. При этом ученые подчеркивают, что исследование проводилось на моделях клеток, и его результаты еще только предстоит воспроизвести в живых тканях.
Ранее ученые выяснили, что развитию болезни Паркинсона способствует проживание рядом с полями для гольфа.
