Алцхаймер: Синтетичният протеин блокира токсичния бета-амилоид
Алцхаймер е безмилостно заболяване, при което токсични клъстери от бета-амилоиден протеин се събират в мозъчните клетки. Сега учените са създали синтетичен пептид или малък протеин, който може да блокира бета-амилоида в ранните му и най-вредни етапи.
Синтетичният пептид, който има само 23 аминокиселини, се сгъва в структури, наречени алфа листове. Листовете се свързват с малки бучки бета-амилоид в ранен стадий и ги спират да образуват по-големи маси.
Екип от Университета на Вашингтон (UW) в Сиатъл и други изследователски центрове в Съединените щати проектира и произвежда синтетичния пептид и също го тества върху клетки и животни.
Тестовете показаха, че алфа листите на пептида намаляват токсичното въздействие на бета-амилоида в култивираните човешки мозъчни клетки. Листовете също блокират ранните форми на бета-амилоид в животински модели на болестта на Алцхаймер.
The Известия на Националната академия на науките скоро ще представи статия за изследването.
Изследователите казват, че откритията могат да доведат до лечения, които премахват токсичния бета-амилоид в ранните му форми. Те също така виждат потенциала за използване на пептида като основа на тест за диагностициране на болестта на Алцхаймер преди появата на симптоми.
Форми на бета-амилоид
Токсичният бета-амилоид е отличителен белег на болестта на Алцхаймер. Но не всички форми на бета-амилоид са токсични. Мозъчните клетки или невроните правят протеина в проста форма, наречена мономер. Мономерните форми на бета-амилоид изпълняват основни задачи в мозъчните клетки.
При хората с болестта на Алцхаймер обаче бета-амилоидните мономери се групират в олигомери, които могат да съдържат до 12 мономера.
Образуването на протеинови отлагания е типична характеристика на заболявания, при които протеинът не успява да се сгъне правилно във формата, необходима за да си свърши работата.
При болестта на Алцхаймер олигомерите продължават да растат в по-дълги форми и след това в крайна сметка те образуват много по-големи отлагания или плаки.
Първоначално учените смятаха, че плаките са най-токсичната форма на бета-амилоид, която произвежда симптоми на болестта на Алцхаймер, като загуба на памет и мисловен капацитет.
Въпреки това, поради нарастващите доказателства, все по-голям брой експерти предполагат, че по-ранните олигомерни етапи на бета-амилоида вероятно са най-токсични за мозъчните клетки.
Синтетичният пептид е насочен към олигомери
Изследователите са проектирали синтетичните пептидни алфа листове, за да се насочат към бета-амилоид, докато е на етапа на образуване на олигомер.
„Това е, казва авторът на съответното изследване Валери Дагет, професор по биоинженерство в UW,„ за насочване към специфична структура на [бета-амилоид], образуван от токсичните олигомери. “
Изследването показва, добавя тя, че е възможно да се създадат синтетични пептидни алфа листове, чиито структури „допълват“ тези на бета-амилоида, тъй като той приема токсична форма, „като същевременно оставят биологично активните мономери непокътнати“.
Процесът на производство на протеини в клетките в крайна сметка произвежда молекули с различни 3D форми. Първият етап от това включва сгъването на дългата верига в една от няколкото основни форми.
Екипът на проф. Дагет е открил една такава основна форма - алфа лист - в по-ранна работа, в която са симулирали производството на протеини на компютри.
Неотдавнашното проучване разкрива, че бета-амилоидните олигомери приемат формата на алфа-лист, тъй като образуват по-дълги бучки и плаки.
Това също така показва, че синтетичният пептиден алфа лист се свързва само с бета-амилоидните олигомерни алфа листове и че това неутрализира тяхната токсичност.
Голям спад в бета-амилоидните олигомери
Екипът използва традиционни и най-съвременни спектроскопи, за да наблюдава как бета-амилоидът прогресира от мономери до олигомери до плаки в култивирани човешки мозъчни клетки.
Те също така потвърдиха, че олигомерите са по-вредни за мозъчните клетки, отколкото плаките. Това откритие подкрепя изследвания, които са открили бета-амилоидни плаки в мозъка на хора без болестта на Алцхаймер.
Екипът показа, че третирането на проби от мозъчна тъкан от миши модел на болестта на Алцхаймер с алфа листове синтетичен пептид води до 82% намаление на бета-амилоидните олигомери.
В допълнение, третирането на живи мишки с алфа листове синтетичен пептид намалява техните нива на бета-амилоиден олигомер с 40% в рамките на 24 часа.
Екипът провежда експерименти и върху друг често срещан модел на болестта на Алцхаймер - червея Caenorhabditis elegans. Те показаха, че лечението с алфа листове синтетичен пептид е в състояние да забави парализата поради бета-амилоид.
Лекуваните червеи също показват по-малко увреждане на червата, което се развива, когато се хранят с бактерии, които произвеждат бета-амилоид.
И накрая, изследователите показаха, че е възможно да се използват алфа листове от синтетичен пептид за тестване за нива на бета-амилоидни олигомери.
Проф. Дагет и нейният екип вече експериментират с нови версии на синтетични пептидни алфа листове, за да намерят тези, които могат да неутрализират бета-амилоидните олигомери още по-ефективно.
„[Бета-амилоид] определено играе водеща роля в болестта на Алцхаймер, но въпреки че исторически вниманието е било насочено към плаките, все повече изследвания вместо това показват, че амилоидните бета олигомери са токсичните агенти, които разрушават невроните.“
Проф. Валери Дагет
