Международная группа ученых, возглавляемая исследователями из Кембриджского университета (Великобритания), показала, что стресс, который клетки испытывают при избыточном синтезе белка, может быть полезен при деменции. В таком состоянии клетки могут восстанавливать структуру неправильно собранных белков, связанных с нейродегенеративными заболеваниями. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Пока население мира стремительно стареет, все большее число людей получают диагнозы, связанные с деменцией, болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Одна из особенностей нейродегенеративных заболеваний — накопление неправильно собранных белков. В болезни Альцгеймера это, например, бета-амилоиды и тау-белки. Белки, неправильно прошедшие фолдинг, формируют агрегаты, которые наносят необратимый урон нервным клеткам в мозге. При этом фолдинг белка — стандартный процесс, который в здоровых клетках проходит «контроль качества», благодаря чему неправильно собранные белки уничтожаются. Однако в случае нейродегенеративных болезней эта система не работает.
Исследователи изучили влияние клеточного стресса на эти агрегаты неправильно собранных белков. Стрессу подвергался эндоплазматический ретикулум (ЭПР) — мембранная структура в клетках эукариот. Он отвечает за синтез, фолдинг и модификацию белков, а также за транспорт модифицированных белков за пределы клетки. Считается, что ЭПР производит более трети белков в клетке. В состоянии стресса ЭПР клетка более активно синтезирует белки. Гипотеза ученых состояла в том, что стресс ЭПР приведет к неправильному фолдингу белков и их агрегации. Результат был совершенно обратным: агрегаты не разрушались и не очищались из клетки. Напротив, восстанавливалась их правильная структура. Для визуализации этого процесса ученые разработали специальный метод, который позволяет измерять флуоресценцию меток в пределах нескольких наносекунд.
Теперь исследователям предстоит подробнее изучить механизм, стоящий за этим явлением. Для лечения нейродегенеративных заболеваний им нужно научиться включать этот механизм вне состояния клеточного стресса, так как оно вредно. Ключевым компонентом описанного механизма, судя по всему, являются белки теплового шока (БТШ). Они синтезируются в больших количествах, если клетки находятся под воздействием повышенной температуры или в условиях стресса.
Это может объяснить одно из наблюдений, связанных с деменцией. В скандинавских странах проводились исследования, показывавшие, что люди, которые регулярно посещают сауну, имеют меньший риск развития деменции. Теперь можно предположить, что этот умеренный стресс, связанный с повышенной температурой в сауне, может провоцировать активность БТШ, которые помогают восстановить структуру неправильно собранных белков.
Фото: Edward Avezov/University of Cambridge
