Впервые исследователи из Медицинской школы Пенсильванского университета обнаружили, что три разных дегенеративных заболевания головного мозга связаны между собой токсической формой одного и того же белка. Белок, названный Elk-1, был обнаружен в скоплениях белков неправильной формы, которые являются отличительными чертами болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера и болезни Хантингтона.
"Эти результаты предполагают молекулярную связь между наличием включений и потерей нейронов, которая характерна для всего спектра нейродегенеративных заболеваний," отмечает старший автор, Джеймс Эбервин, доктор философии, содиректор Penn Genome Frontiers Institute и профессор фармакологии Элмера Холмса Бобста. "Выявление этих связей в патологическом микросреде откроет новые возможности для терапевтического вмешательства. Например, теперь разумно спросить "Является ли эта молекула возможным новым биомаркером этих нейродегенеративных заболеваний??" говорит Эбервин.
Эбервин, соавторы Ануп Шарма, докторант, Джай-Юн Сул, доктор философии, доцент фармакологии, оба из Пенна, Линда М. Каллахан, доктор философии из Медицинского центра Университета Рочестера, и его коллеги сообщают о своих выводах на этой неделе в онлайн-журнале PLoS One.
Нейродегенеративные заболевания характеризуются рядом особенностей, включая белковые комки, называемые включениями; снижение синапсов нервных клеток; и избирательная потеря самих нервных клеток.
Elk-1 находится во многих областях мозга, как в ядре, так и в теле клетки. Интересно, что когда он присутствует в расширениях нервных клеток, называемых дендритами, он может инициировать гибель этого нейрона. Имея это в виду, команда оценила, существует ли конкретная дендритная форма Elk-1 или модифицированная форма, называемая фосфо-Elk-1 (pElk-1), которая может быть связана со спектром нейродегенеративных заболеваний человека.
Во-первых, они определили важность этой специфической модификации Elk-1 для ее способности инициировать регионализированную гибель клеток. Это было достигнуто за счет сайт-направленных мутаций и встраивания мутированной мРНК Elk-1 в дендриты и тела клеток. Эти исследования показали, что определенное положение белка может быть изменено в дендрите, что приведет к гибели нейрональных клеток.
Затем они провели скрининг ткани из посмертного банка мозга человека, в частности, образцы, репрезентативные для трех основных нейродегенеративных заболеваний, чтобы найти более высокие уровни токсической формы белка Elk-1, и сравнили свои результаты с уровнями в ткани мозга с возрастом. согласованные контрольные образцы.
Сравнивая иммунореактивность белка pElk-1 в пораженной ткани с контрольной тканью, они обнаружили, что pElk-1 прочно ассоциируется с патологическими маркерами, присутствующими в случаях болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера и болезни Хантингтона, по сравнению с тканями, свободными от болезней.
Команда надеется затем распространить эти предварительные результаты на более крупный размер образцов тканей из банков нейродегенеративных заболеваний, а также провести скрининг образцов крови от затронутых людей, чтобы оценить биомаркерную способность этой формы Elk-1 и использовать модели этих заболеваний на животных для оценить биологическую роль этой модифицированной формы Elk-1 в процессах болезни. Они также будут искать другие участки токсических изменений в белке Elk-1 и искать модифицированный Elk-1 в тканях с другими заболеваниями.