Часто говорят, что небольшой стресс может быть полезен. Теперь ученые показали, что то же самое может быть верно и для клеток, открыв недавно открытый механизм, который может помочь предотвратить образование клубков белков, обычно наблюдаемых при деменции.

Характерной чертой таких заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, известных под общим названием нейродегенеративные заболевания , является накопление неправильно свернутых белков. Эти белки, такие как амилоид и тау, при болезни Альцгеймера образуют « агрегаты », которые могут вызывать необратимые повреждения нервных клеток головного мозга.

Сворачивание белков является нормальным процессом в организме, и у здоровых людей клетки осуществляют своего рода контроль качества, чтобы убедиться, что белки свернуты правильно, а неправильно свернутые белки уничтожены. Но при нейродегенеративных заболеваниях эта система нарушается с потенциально разрушительными последствиями.

По мере старения населения планеты у все большего числа людей диагностируют деменцию , что делает поиск эффективных лекарств еще более актуальным. Тем не менее, прогресс был медленным, и еще не было доступных лекарств, которые могли бы предотвратить или удалить накопление агрегатов.

В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications , группа ученых из Британского научно-исследовательского института деменции Кембриджского университета определила новый механизм, который, по-видимому, обращает вспять накопление агрегатов, но не путем их полного устранения, а скорее путем «перескладывая» их.

«Точно так же, как когда мы испытываем стресс из-за большой рабочей нагрузки, клетки могут испытывать «стресс», если им приходится производить большое количество белков», — пояснил доктор Эдвард Авезов из британского Исследовательского института деменции. Кембриджский университет.

«Есть много причин, по которым это может быть, например, когда они вырабатывают антитела в ответ на инфекцию. Мы сосредоточились на стрессе компонента клеток, известного как эндоплазматический ретикулум , который отвечает за производство около трети наших белков — и предположил, что этот стресс может вызвать неправильное складывание».

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой мембранную структуру, обнаруженную в клетках млекопитающих . Он выполняет ряд важных функций, включая синтез, укладку, модификацию и транспорт белков, необходимых на поверхности или вне клетки. Д-р Авезов и его коллеги предположили, что нагрузка на ER может привести к неправильному сворачиванию и агрегации белка за счет снижения его способности правильно функционировать, что приводит к усилению агрегации.

Они были удивлены, обнаружив, что все наоборот.

«Мы были удивлены, обнаружив, что стресс на клетке фактически устраняет агрегаты — не путем их деградации или очистки, а путем распутывания агрегатов, что потенциально позволяет им правильно сворачиваться», — сказал доктор Авезов.

«Если мы сможем найти способ пробудить этот механизм, не подвергая клетки стрессу — что может принести больше вреда, чем пользы, — тогда мы сможем найти способ лечения некоторых деменций».

Основным компонентом этого механизма, по-видимому, является один из классов белков, известных как белки теплового шока (HSP), большее количество которых вырабатывается, когда клетки подвергаются воздействию температур выше их нормальной температуры роста, а также в ответ на стресс.

Доктор Авезов предполагает, что это может помочь объяснить одно из самых необычных наблюдений в области исследований деменции. «Недавно были проведены некоторые исследования людей в скандинавских странах, которые регулярно посещают сауны, что позволяет предположить, что у них может быть меньший риск развития деменции. Одно из возможных объяснений этого заключается в том, что этот легкий стресс запускает более высокую активность HSP, помогая исправить запутанные белки.»

Одним из факторов, ранее препятствовавших этой области исследований, была невозможность визуализировать эти процессы в живых клетках. Работая с командами из Пенсильванского государственного университета и Университета Алгарве, команда разработала метод, который позволяет им обнаруживать неправильное свертывание белка в живых клетках. Он основан на измерении световых паттернов светящегося химического вещества в масштабе наносекунд — одной миллиардной доли секунды.

«Удивительно, как измерение времени жизни флуоресценции нашего зонда в наносекундном масштабе под лазерным микроскопом делает очевидными невидимые иначе агрегаты внутри клетки», — сказал профессор Эдуардо Мело, один из ведущих авторов, из Университета Алгарве, Португалия.