Белки-шапероны в клетках человека динамически взаимодействуют с белком α-синуклеином, который тесно связан с болезнью Паркинсона. Нарушенное отношение к этим "телохранители" приводит к повреждению клеток и образованию телец Леви, характерных для болезни Паркинсона. Выводы исследователей из Biozentrum Базельского университета опубликованы в журнале Nature.
Болезнь Паркинсона – одно из самых распространенных нейродегенеративных заболеваний. В Швейцарии пострадали около 15000 человек. В связи с ростом продолжительности жизни во всем мире в ближайшие годы ожидается быстрое увеличение случаев болезни Паркинсона. Причины заболевания, которое приводит к прогрессирующей гибели нервных клеток в головном мозге, до сих пор недостаточно изучены. Таким образом, разработка эффективных методов лечения становится все более сложной задачей.
Хорошо известно, что белок α-синуклеин может играть ключевую роль в развитии болезни Паркинсона. Исследователи под руководством структурного биолога проф. Себастьян Хиллер обнаружил, что вспомогательные белки, известные как шапероны, постоянно защищают α-синуклеин в клетках человека. Всякий раз, когда наставники не могут выполнять свою работу телохранителя, альфа-синуклеин проявляет свою отрицательную сторону и вызывает серьезное повреждение клеток.
Молекулярные телохранители взаимодействуют с α-синуклеином
В клетках человека содержится от 30 до 40 шаперонов, которые потенциально могут взаимодействовать с α-синуклеином. Ученые систематически исследовали на атомном уровне, где молекулярные телохранители взаимодействуют с α-синуклеином.
"Используя современную технологию ЯМР, мы обнаружили определенный паттерн, который определяет точное место взаимодействия α-синуклеина с шаперонами," объясняет Хиллер. "Это не фиксированное жесткое взаимодействие, а динамичная и постоянно меняющаяся встреча." В здоровых клетках α-синуклеин всегда сопровождается шаперонами, поэтому белок остается транспортируемым, и в любое время доступен пул функциональных белков α-синуклеина.
Нарушение связывания шаперона вызывает повреждение клеток
Если сопровождающие больше не могут выполнять свои функции телохранителя, это чревато серьезными последствиями. Химические модификации α-синуклеина, такие как наблюдаемые при болезни Паркинсона, препятствуют связыванию шаперона. Эти "без сопровождения" Белки α-синуклеина могут повторно локализоваться и накапливаться на мембране митохондрий, энергетических установках клетки, и постепенно разрушать их. Как недавно было показано, тельца Леви, характерные для болезни Паркинсона, в основном состоят из фрагментов митохондриальной мембраны и α-синуклеина.
Обнаружена новая функция для шаперонов
"В своей работе мы ставим под сомнение парадигму, согласно которой функция шаперонов заключается исключительно в том, чтобы помогать белкам принимать правильную форму," говорит Хиллер. "Шапероны делают гораздо больше, чем просто помогают в сворачивании белков. Они контролируют клеточные процессы, гибко взаимодействуя с множеством белков и сопровождая их, как тень."
Понимание молекулярных взаимодействий и взаимодействий между вовлеченными партнерами дает важные подсказки для лечения болезни Паркинсона. В будущем шапероны и поддержание их функции также следует учитывать при разработке новых методов лечения.