Хвороба Альцгеймера: як ростуть клубки тау?
Нові дослідження в Росії Журнал біологічної хімії розбиває процес, за допомогою якого тау-клубки ростуть стільки ж, скільки ростуть. Отримані дані можуть призвести до нових методів лікування, спрямованих на утворення агрегатів тау при хворобі Альцгеймера.
Однією з ознак хвороби Альцгеймера є так звані клубки тау. Тау - це білок, що міститься в аксонах нервових клітин.
Більш конкретно, тау допомагає утворювати мікротрубочки - необхідні структури, що транспортують поживні речовини всередині нервових клітин.
У здоровому мозку білок тау допомагає цим мікротрубочкам залишатися прямими та міцними. Але при хворобі Альцгеймера тау руйнується на агрегати, які називаються клубками. Коли це трапляється, мікротрубочки вже не можуть підтримувати транспорт поживних та інших необхідних речовин у нервових клітинах, що в підсумку призводить до загибелі клітин.
Наскільки токсичними та шкідливими можуть бути ці клубки тау, і наскільки вони можуть поширюватися, залежить від їх довжини. Однак до цього часу вчені не знали, чому деякі тау-клубки довші за інші при хворобі Альцгеймера, або як ці агрегати так довго ростуть.
Але зараз вчені з Університету штату Огайо в Коламбусі розробили математичну модель, яка допомогла їм пояснити, які біологічні процеси лежать в основі формування тау-клубків.
Нове дослідження, проведене Керол Хусбі, Джеффом Куретом і Ральфом Бундшу, пояснює, як клубки ростуть і досягають різної довжини.
Як подовжуються фібрили тау
Гусебі та його колеги почали з базової двоступеневої моделі агрегації тау. Крок перший складається з двох білків тау, що повільно зв'язуються між собою, а другий етап включає додаткові молекули тау, що приєднуються до двох білків.
Дослідники розширили цю базову модель, включивши додаткові способи поведінки тау-фібрил. Раніше вчені описували фібрили як "сплутані клубки".
Змінена модель передбачала, що білок тау розпадеться на кілька коротких фібрил. Однак дослідники знали, що під мікроскопом тау-клубки виявляють довгі, а не короткі фібрили.
Отже, намагаючись пояснити невідповідність між тим, що передбачала модель, та мікроскопічною реальністю, дослідники задалися питанням, чи з’єднуються між собою більш короткі фібрили, утворюючи довгі фібрили, подібно до нарощування волосся.
Подальші експерименти, в яких вчені позначали тау-фібрили флуоресцентними кольорами, виявили, що справді довгі фібрили складалися з коротших різнокольорових фібрил, які з’єдналися на кінцях.
Наскільки відомо авторам, ці висновки вперше показують, що тау-фібрили можуть збільшуватися в розмірі, додаючи одночасно більше, ніж просто один білок. Швидше, коротші фібрили можуть прикріплюватися один до одного, швидше подовжуючи фібрилу.
Співавтор дослідження Курет пояснює, що отримані результати можуть пролити світло на те, як плутанина тау - і, очевидно, саме захворювання - може поширюватися від однієї клітини до іншої. Як тільки довга фібрила "розпадається на дрібні шматочки, вони можуть дифузувати, полегшуючи їх рух від клітини до клітини", говорить він.
Крім того, кажуть дослідники, отримані результати допомагають з'ясувати, як тау-фібрили можуть виростати до сотень нанометрів. Крім того, такі знання можуть призвести до нового класу наркотиків, який може зупинити агрегування тау.
У майбутньому вчені планують внести зміни до своєї моделі, щоб врахувати безліч нюансів, які роблять білок тау настільки складним. Наприклад, ця серія експериментів використовувала лише один тип тау, але існує шість ізоформ білка. Також хімічні процеси, такі як фосфорилювання, можуть додатково змінити структуру білка.
