Alzheimerova choroba: Syntetický proteín blokuje toxický beta-amyloid
Alzheimerova choroba je neľútostné ochorenie, pri ktorom sa v mozgových bunkách hromadia toxické zhluky beta-amyloidového proteínu. Teraz vedci navrhli syntetický peptid alebo malý proteín, ktorý dokáže blokovať beta-amyloid v počiatočných a najškodlivejších štádiách.
Syntetický peptid, ktorý má iba 23 aminokyselín, sa skladá do štruktúr nazývaných alfa vrstvy. Pláty sa viažu na malé štádiá beta-amyloidu v počiatočnom štádiu a bránia im vo vytváraní väčších hmôt.
Tím z Washingtonskej univerzity (UW) v Seattli a ďalších výskumných centier v Spojených štátoch navrhol a vyrobil syntetický peptid a tiež ho testoval na bunkách a zvieratách.
Testy preukázali, že alfa vrstvy peptidu znižujú toxický dopad beta-amyloidu v kultivovaných ľudských mozgových bunkách. Listy tiež blokovali skoré formy beta-amyloidu na zvieracích modeloch Alzheimerovej choroby.
The Zborník prác Národnej akadémie vied čoskoro bude obsahovať príspevok o štúdii.
Vedci tvrdia, že tieto zistenia môžu viesť k liečbe, ktorá odstráni toxický beta-amyloid v počiatočných formách. Vidia tiež potenciál pre použitie peptidu ako základu pre test na diagnostiku Alzheimerovej choroby skôr, ako sa objavia príznaky.
Formy beta-amyloidu
Toxický beta-amyloid je charakteristickým znakom Alzheimerovej choroby. Ale nie všetky formy beta-amyloidu sú toxické. Mozgové bunky alebo neuróny tvoria proteín v jednoduchej forme, ktorá sa nazýva monomér. Monomérne formy beta-amyloidu vykonávajú základné práce v mozgových bunkách.
U ľudí s Alzheimerovou chorobou sa však beta-amyloidové monoméry zhlukujú do oligomérov, ktoré môžu obsahovať až 12 monomérov.
Tvorba proteínových usadenín je typickým znakom chorôb, pri ktorých sa proteín nedokáže správne zložiť do tvaru potrebného na výkon svojej práce.
Pri Alzheimerovej chorobe oligoméry naďalej rastú do dlhších tvarov a nakoniec vytvárajú oveľa väčšie usadeniny alebo plaky.
Vedci si spočiatku mysleli, že plaky sú najtoxickejšou formou beta-amyloidu, ktorá vyvoláva príznaky Alzheimerovej choroby, ako je strata pamäti a schopnosti myslenia.
Avšak kvôli množiacim sa dôkazom čoraz viac odborníkov naznačuje, že skoršie oligomérne štádiá beta-amyloidu sú pravdepodobne najtoxickejšie pre mozgové bunky.
Syntetický peptid sa zameriava na oligoméry
Vedci navrhli syntetické peptidové alfa pláty tak, aby sa zamerali na beta-amyloid, zatiaľ čo je v štádiu tvorby oligomérov.
„Toto je,“ hovorí zodpovedná autorka štúdie Valerie Daggettová, profesorka bioinžinierstva na UW, „zameranie na špecifickú štruktúru [beta-amyloidu] tvorenú toxickými oligomérmi.“
Štúdia dodáva, že dodáva, že je možné navrhnúť syntetické peptidové alfa pláty, ktorých štruktúra „dopĺňa“ štruktúru beta-amyloidu, pretože nadobúda toxickú formu, „pričom biologicky aktívne monoméry zostávajú nedotknuté“.
Proces výroby proteínov v bunkách nakoniec produkuje molekuly rôznych 3D tvarov. Prvá fáza spočíva v zložení dlhej reťaze do jedného z niekoľkých základných tvarov.
Tím profesora Daggetta objavil jeden taký základný tvar - alfa vrstvu - v skoršej práci, v ktorej simulovali produkciu proteínov v počítačoch.
Nedávna štúdia ukazuje, že beta-amyloidové oligoméry majú tvar alfa-plátu, pretože vytvárajú dlhšie zhluky a plaky.
Tiež to ukazuje, že syntetická peptidová alfa fólia sa viaže iba na beta-amyloidové oligomérové alfa fólie a že tak neutralizuje ich toxicitu.
Veľký pokles beta-amyloidových oligomérov
Tím pomocou tradičných a najmodernejších spektroskopov sledoval, ako beta-amyloid postupuje od monomérov cez oligoméry k plakom v kultivovaných ľudských mozgových bunkách.
Potvrdili tiež, že oligoméry boli pre mozgové bunky škodlivejšie ako plaky. Toto zistenie podporuje štúdie, ktoré našli beta-amyloidové plaky v mozgu ľudí bez Alzheimerovej choroby.
Tím ukázal, že ošetrenie vzoriek mozgového tkaniva z myšieho modelu Alzheimerovej choroby alfa vrstvami syntetického peptidu viedlo k 82-percentnému zníženiu beta-amyloidných oligomérov.
Navyše ošetrenie živých myší alfa vrstvami syntetického peptidu znížilo ich hladiny beta-amyloidných oligomérov o 40 percent do 24 hodín.
Tím tiež uskutočnil experimenty na ďalšom spoločnom modeli Alzheimerovej choroby, červe Caenorhabditis elegans. Ukázali, že ošetrenie alfa vrstvami syntetického peptidu dokázalo oddialiť paralýzu spôsobenú beta-amyloidom.
Ošetrené červy tiež vykazovali menšie poškodenie čriev, ktoré sa vyvíja, keď sa živia baktériami, ktoré produkujú beta-amyloid.
Nakoniec vedci preukázali, že je možné použiť alfa pláty syntetického peptidu na testovanie hladín beta-amyloidových oligomérov.
Profesorka Daggettová a jej tím už experimentujú s novými verziami syntetických peptidových alfa plátov, aby našli tie, ktoré môžu ešte efektívnejšie neutralizovať beta-amyloidné oligoméry.
"[Beta-amyloid] určite hrá vedúcu úlohu pri Alzheimerovej chorobe, ale zatiaľ čo historická pozornosť sa venuje plakom, čoraz viac výskumov namiesto toho naznačuje, že amyloidné beta oligoméry sú toxické látky, ktoré narúšajú neuróny."
Prof. Valerie Daggett
