Исследователи обнаружили нормальное функционирование белка, связанного с болезнью Паркинсона, и дали подсказки о том, что происходит, когда он работает со сбоями.
Показывая, как белок, называемый альфа-синуклеин, работает у здоровых пациентов, исследование предлагает важные подсказки о том, что может происходить, когда он работает неправильно и у людей развивается болезнь.
В то время как неисправный альфа-синуклеин давно признан отличительной чертой болезни Паркинсона, его роль в здоровом мозге до сих пор не понималась должным образом. Новое исследование, проведенное учеными из Имперского колледжа Лондона и Кембриджского университета, показывает, что белок играет жизненно важную роль в передаче сигналов в головном мозге.
Исследовательская группа обнаружила, что альфа-синуклеин регулирует взаимодействие между синаптическими пузырьками, которые представляют собой небольшие контейнеры нейротрансмиттеров – сигнальных химических веществ мозга. Альфа-синуклеин помогает выстроить нужное количество везикул в нужное положение, чтобы высвободить их нейротрансмиттеры через соединения между нервными клетками, известные как синапсы.
Было обнаружено, что две разные области белка обладают мембранно-связывающими свойствами, что означает, что он может прикрепляться к везикулам и удерживать некоторые из них на месте, в то время как другие высвобождаются.
Примечательно, что исследователи также протестировали мутированные формы альфа-синуклеина, которые связаны с болезнью Паркинсона. Было обнаружено, что они мешают одному и тому же механизму, ставя под угрозу способность мозга передавать сигналы между нейронами. Исследование опубликовано сегодня в Nature Communications.
Машинное обучение
Соавтор исследования доктор Альфонсо Де Симоне из Департамента наук о жизни Imperial сказал: "Если вы удаляете часть машины, вам нужно знать, что она должна делать, прежде чем вы сможете понять, какими могут быть последствия ее удаления."
"У нас была похожая ситуация с болезнью Паркинсона; нам нужно было знать, что на самом деле делает альфа-синуклеин, чтобы определить правильные стратегии нацеливания на него в качестве терапевтического подхода к болезни Паркинсона."
Джулиана Фуско, аспирантка-химик из Кембриджского университета, которая теперь присоединилась к команде Imperial, провела основные эксперименты, лежащие в основе исследования. Она сказала: "Уже было ясно, что альфа-синуклеин играет какую-то роль в регуляции потока синаптических пузырьков в синапсе, но наше исследование представляет механизм, объясняющий, как именно он это делает."
"Поскольку мы показали, что мутированные формы альфа-синуклеина, которые связаны с ранними семейными формами болезни Паркинсона, влияют на этот процесс, мы также теперь знаем, что эта функция может быть нарушена у людей, несущих эти мутации."
Скомпрометированная роль
Исследования показывают, что в некоторых семейных случаях болезни Паркинсона с ранним началом из-за нарушения функции альфа-синуклеина в результате генетических изменений, маршаллизирующая роль белка нарушается.
Например, одним из товарных знаков болезни Паркинсона является избыток альфа-синуклеина в головном мозге. В таких обстоятельствах возможно, что произойдет слишком сильное связывание и поток пузырьков будет ограничен, что предотвратит эффективную нейротрансмиссию.
Исследование включало лабораторные эксперименты, в которых синтетические везикулы, моделирующие синаптические везикулы, обнаруженные в головном мозге, подвергались воздействию альфа-синуклеина.
Используя спектроскопию ядерного магнитного резонанса, исследователи изучили, как белок организован структурно по отношению к везикулам. Чтобы проверить результаты, были проведены дополнительные тесты на образцах, взятых из мозга крыс.