Beyin hücrelerindeki taşıma arızası Alzheimer, Parkinson hastalığına yol açabilir.
Fareler ve sineklerdeki süreci inceledikten sonra bilim adamları, hücrelerdeki proteinleri parçalayan moleküler makinelerin taşınmasındaki başarısızlığın, Alzheimer ve Parkinson gibi nörodejeneratif hastalıkların temelinde yatabileceğini öne sürüyorlar.
Hasar görmüş, yanlış şekle sahip veya ihtiyaç fazlası olan proteinleri parçalama yeteneği, canlı hücrelerde çok önemli bir işlevdir. Bu süreç hücre içinde belirli yerlerde gerçekleşir.
Bu konumlardan bazıları, nöronlardaki hücre gövdesinden 1 metreden daha uzakta olabilir veya sinir hücreleri, onları diğer nöronlara bağlayan uzun ince lifler olan aksonları boyunca uzandıkları için sinir hücreleridir.
Hücreler, proteinleri spesifik aktivite bölgelerinde parçalamak için proteazom adı verilen karmaşık moleküler makineler kullanır.
Nörodejeneratif hastalığın ayırt edici özelliklerinden biri, parçalanamayan proteinlerin birikmesidir.
Örnekler arasında Alzheimer'da beta-amiloid birikimi ve Parkinson hastalığında alfa-sinüklein bulunur.
Bozulmamış proteinler biriktikçe birbirlerine ve diğer maddelere yapışarak beyin hücrelerini tıkar ve işlevlerini bozarlar. Hücreler sonunda çalışmayı bırakır ve ölür.
Taşıma hatası
New York, New York'taki Rockefeller Üniversitesi'ndeki bilim adamları tarafından yürütülen yeni araştırma, proteazomların taşınmamasının nörodejeneratif hastalıkta meydana gelen protein birikiminin bir nedeni olabileceği fikrini destekliyor.
Araştırmacılar bulgularını iki yeni makalede bildirdiler - biri Gelişimsel Hücre ve diğeri içeride PNAS.
Her iki çalışmanın da kıdemli yazarlarından Prof. Hermann Steller, "Bu, proteazomların işlerini yapmak için sinir uçlarına taşınmasını sağlayan bir mekanizma bulan ilk çalışma" diyor.
"Bu mekanizma bozulduğunda, sinir hücrelerinin işlevi ve uzun vadeli hayatta kalması için ciddi sonuçlar vardır" diye ekliyor.
İlk çalışmada, o ve meslektaşları meyve sinekleri ve farelerdeki proteazomları araştırdılar. Orada, protein proteazom inhibitörü 31'in (PI31) nöronların aksonlarında proteazomların taşınması için gerekli olduğunu buldular.
Görünüşe göre PI31, proteazomların onları birlikte taşıyan moleküler motorlara bağlanmasına yardımcı oluyor ve aynı zamanda motorların hareketini de teşvik ediyor. PI31 olmadan proteazom taşınması durur.
Gen manipülasyonu daha fazla ışık tutuyor
İkinci çalışmada, araştırmacılar PI31'i genini manipüle ederek daha kapsamlı bir şekilde araştırdılar.
Fareleri sessizce tasarladılar PI31 uzun aksonlara sahip iki tür beyin hücresindeki genler.
Gen kapatıldığında, bu hücreler PI31 proteini üretemedi ve proteazomları taşıyamadı.
Bilim adamları, bunun uzun aksonların uçlarında veya "nöronların uzak uçlarında" anormal proteinlerin birikmesine nasıl yol açtığını gördüler.
Ayrıca, eksik PI31'e sahip nöronların tuhaf göründüğünü de gördüler.
“Yapısal kusurlar” özellikle nöronlar arasındaki bağlantıları oluşturan akson dallarında ve sinapslarda belirgindi.
Prof. Steller, "Özellikle, bu yapısal değişiklikler yaşla birlikte giderek daha şiddetli hale geldi" diyor.
Fareleri bu kusurları ile gözlemlediklerinde, bunun onlara "bazı insan nörojeneratif hastalıklarında gördüğümüz ciddi davranışsal ve anatomik kusurları" hatırlattığını açıklıyor.
Yeni tedavi potansiyeli
Araştırmacılar, bulgularının PI31'in nörodejeneratif hastalıklardaki rolü hakkında artan bilgiye katkıda bulunacağına inanıyor.
Örneğin, şiddetli bir Parkinson türü vardır, çünkü diğer türlere göre yaşamda daha erken ortaya çıkar. PARK15 gen.
Bilim adamları bunu önerdiler çünkü PARK15 PI31 ile etkileşime girdiğinde, bozulması proteazom aktivitesine müdahale edebilir.
Araştırmacılar, PI31'i ve etkileşime girdiği molekülleri ilaç hedefleri olarak nasıl kullanacaklarını araştırıyorlar.
Sinir hücrelerinin erken oluşumu sırasında PI31 aktif olduğu için hastalığın erken dönemde müdahale eden tedavilere yol açabileceğini umuyorlar.
Takip ettikleri başka bir yol, proteazom naklinin tekrar hareket etmesinin nasıl durdurulacağıdır.
Yeni araştırma protein birikimi mekanizmalarına odaklansa da, Prof. Steller bunun bir temel neden olduğuna inanmıyor, daha çok meydana gelen daha büyük bir şeyin belirtisi.
"Çalışmamız, bunun gerçekten proteazomlarda yerel bir kusurla başladığını ve bunun da sinir işlevi için kritik olan proteinlerin parçalanmasında başarısızlıkla sonuçlandığını gösteriyor."
Prof. Hermann Steller
