Шермали Гунавардена (Shermali Gunawardena), PhD, адъюнкт-профессор биологических наук в College of Arts and Sciences UB. (Фото: Credit: Douglas Levere/University at Buffalo) (Увеличить)
Болезнь Альцгеймера и пресенилин
На протяжении более 20 лет большинство ведущих исследований болезни Альцгеймера не выходило за рамки так называемой «амилоидной гипотезы». Но основываясь на результатах ряда неудачных клинических испытаний, поднимающих вопросы о состоятельности этой гипотезы, некоторые ученые продолжают искать другие, более глубокие, причины развития этого нейродегенеративного заболевания и методы его лечения.
Уже более 20 лет большинство ведущих ученых, занимающихся болезнью Альцгеймера, руководствуются так называемой «амилоидной гипотезой». Эта гипотеза фокусируется на одном из наиболее характерных признаков болезни – образовании необычных бляшек в мозге пациентов. Эти бляшки состоят из белка, известного как бета-амилоид, поэтому многие ученые считают, что удаление бета-амилоида или подавление образования его скоплений должно помочь предотвратить развитие деменции.
Однако после ряда неудачных клинических испытаний, поднимающих вопросы о состоятельности этого исходного положения, некоторые ученые продолжили искать более глубокие корни болезни Альцгеймера и методы ее лечения.
К числу таких ученых относится и биолог Шермали Гунавардена (Shermali Gunawardena), PhD, из Университета Баффало (University at Buffalo, UB).
Ее лаборатория изучает аксональный транспорт - сложную внутреннюю систему передачи необходимых для жизни веществ из одной части нервной клетки в другую.
По мнению доктора Гунавардены, поломки в этой транспортной системе могут привести к «пробкам», и некоторые ученые предполагают, что такие блоки предшествуют образованию бляшек при неврологических заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера.
На нейронах личинок плодовых мух группа Гунавардены в течение нескольких лет изучает роль в аксональном транспорте пресенилина – другого связанного с болезнью Альцгеймера белка. Результаты последних экспериментов опубликованы в журнале Human Molecular Genetics.
«Мы рассматриваем процессы, которые происходят до смерти клеток, до того, как можно увидеть бляшки в мозге», - говорит о своих исследованиях доктор Гунавардена, адъюнкт-профессор биологических наук в College of Arts and Sciences UB. «Мишенью множества препаратов, разработанных для лечения болезни Альцгеймера, является бета-амилоид, но, возможно, нам следует ориентироваться на процессы, которые происходят раньше, до образования бляшек».
Доктор Гунавардена и ее коллеги публикуют работы по пресенилину и аксональному транспорту с 2013 года.
Их первая работа по этой теме показала, что пресенилин помогает регулировать транспорт веществ в нейронах плодовых мух, влияя на то, как быстро молекулярные моторы перемещаются по нитевидным дорогам – микротрубочкам.
С тех пор исследователи показали, что пресенилин работает в тандеме с ферментом GSK-3β, управляя поведением молекулярных моторов, включая их движение и способ связывания с органическими пузырьками, называемыми везикулами, которые переносят грузы, такие как белки, необходимые для выживания, сигналинга и репарации клеток.
В последнем исследовании содержится подробная информация о том, как пресенилин взаимодействует с GSK-3β, и сообщается, что для правильного управления транспортом веществ необходима определенная молекулярная структура в пресенилине – петлевая область.
Пресенилин играет важную роль в развитии болезни Альцгеймера: белок участвует в синтезе бета-амилоида, который при слишком интенсивном синтезе вызывает образование бляшек в мозге пациентов. Но работа доктора Гунавардены показывает, что пресенилин может играть и другую – на этот раз положительную – роль. Он участвует в регулировании перемещения веществ в клетках мозга и предотвращении образования «дорожных пробок», которые с течением времени могут привести к смерти клетки и болезни.
Этим можно объяснить, почему генетические мутации, приводящие к потере функции пресенилина, связаны с болезнью Альцгеймера, считает доктор Гунавардена.
Молекулярные моторы перемещаются по микротрубочке в аксоне нервной клетки личинки плодовой мухи. Это видео показывает нормальное поведение моторов при транспортировке грузов, таких как важные белки, в разные части клетки. Нарушения в поведении моторов могут привести к «транспортной пробке» внутри клетки, и в Университете Баффало изучают, как возникают такие заторы.