В мире
Новости Москвы
Политика
Общество
Происшествия
Наука и техника
Шоу-бизнес
Армия
Игры

«Машины по утилизации белков» ломаются, попадая в вязкие сгустки

«Машины по утилизации белков» ломаются, попадая в вязкие сгустки
Фото: Naked-Science.ruNaked-Science.ru

Видео дня

Протеасомы — крупные внутриклеточные комплексы, с помощью которых клетка избавляется от ненужных белков. Оказывается, фрагмент TDP-43 (белка, участвующего в развитии нейродегенеративных расстройств) способен образовывать вязкий гель, в котором застревают и потому перестают работать протеасомы. Ученые полагают, что это вносит вклад в развитие нейродегенеративного процесса, то есть массовую гибель нейронов.

Нейродегенерации — целая группа заболеваний нервной системы, которые постепенно и зачастую незаметно убивают нервные клетки. Самой распространенной нейродегенерацией считают болезнь Альцгеймера, вызывающую нарушения памяти и когнитивных процессов, однако в действительности таких болезней довольно много. Сюда относятся, скажем, фронтотемпоральная деменция, недавно выделенная особая нейродегенерация LATE-NC и боковой амиотрофический склероз (БАС). Стоит отметить, что БАС поражает не головной мозг, а двигательные нейроны спинного — это заболевание получило известность во многом потому, что им страдал .

Установить причины гибели нервных клеток при нейродегенерации не всегда просто, однако огромные усилия исследователей уже позволили многое узнать. Например, в патогенезе всех перечисленных выше болезней в той или иной мере участвует белок TDP-43 (TARDP).

TDP-43 связывает ДНК, о чем исследователям было известно довольно давно. Помимо этого, его молекулы склонны образовывать фибриллы, то есть длинные прочные волокна. А из новой публикации немецких ученых следует, что небольшие фрагменты белка TDP-43 к тому же способны формировать вязкие, напоминающие гель сгустки. Самым интересным оказалось то, что в этой «молекулярной трясине» из TDP-43 застревают и оттого приходят в негодность работающие протеасомы.

Протеасомы — крупные молекулярные машины, предназначенные для утилизации ненужных белковых молекул. При этом для того, чтобы некоторый белок попал в протеасому и подвергся ферментативному расщеплению, он должен сперва получить «метку смерти» — остаток убиквитина. Этот процесс ученые называют убиквитинированием.

Однако увязшие в «жиже» из TDP-43 протеасомы уже не могут устранять нежелательные белки — скажем, имеющие неправильную форму или отработавшие свой ресурс. Исследователи полагают, что вывод протеасом из строя этим белком — один из важных механизмов развития нейродегенеративных расстройств.

Известно, что определенные мутации в кодирующем TDP-43 гене усиливают его способность нарушать «утилизацию» белков и работу протеасом. В частности, такой эффект вызывают все мутации TDP-43, которые связаны с боковым амиотрофическим склерозом.

Чтобы разобраться с этими сложными молекулярными механизмами, ученые использовали флуоресцентные метки и метод криоэлектронной микроскопии (Cryo-EM). По его названию нетрудно догадаться, что он предусматривает глубокую заморозку образца. Действительно, очень низкая температура позволяет проводить исследования в более «естественной» для молекул среде и избежать использование органических растворителей, красителей и тому подобного. В итоге наблюдаемая картина максимально приближена к тому, что происходит в реальной клетке, а разрешение позволяет хорошо различать отдельные атомы.

Новое открытие опубликовано в журнале EMBO Reports и может стать важным вкладом в понимание механизмов нейродегенеративных болезней, а также возможных способов их лечения.