Kan dette nylig oppdagede proteinet bidra til å behandle Parkinsons?
Forskere har funnet et protein som kan bidra til å redusere aggregering av giftige proteiner i hjernen - et kjennetegn på Parkinsons sykdom. Men gir oppdagelsen deres nytt håp eller bare "en band-Aid?"
National Institutes of Health anslår at rundt 50000 mennesker i USA får en Parkinsons sykdomdiagnose hvert år.
Denne utbredte tilstanden er preget av skjelving, langsom bevegelse og nedsatt balanse og koordinasjon, blant andre symptomer.
Imidlertid forblir årsakene ukjente, og behandlinger retter seg bare mot symptomene, og hjelper enkeltpersoner å håndtere denne tilstanden så godt de kan.
I hjernen er Parkinsons preget av en forundrende funksjon - aggregering av alfa-synuclein, et protein som blir giftig og forstyrrer nevrale veier når det henger sammen i store mengder.
Dette skjer når alfa-synuclein bretter seg feil, det vil si når det brettes til en feil form som ikke tillater at den fungerer riktig, noe som kan forårsake eller lette sykdommer.
Alpha-synuclein er vanligvis til stede i høye nivåer i hjernen, og det er også til stede i annet vev i mindre mengder. Forskere aner likevel ikke hvilken rolle dette proteinet vanligvis spiller for å opprettholde nevrale helse eller hvordan de kan forhindre at det foldes feil.
Men en ny studie fra Purdue University i West Lafayette, IN, har identifisert et protein som er i stand til å redusere aggregeringen av feilfoldet alfa-synuclein. Resultatene inneholder i Journal of Molecular Biology.
Hvordan HYPE kan redusere aggregering
Den nye forskningen har fokusert på det terapeutiske potensialet til et protein kalt “HYPE”, som, forklarer etterforskerne, er det eneste Fic-proteinet som er tilstede hos mennesker.
Fic-proteiner hjelper til med å avgjøre om en celle overlever eller dør når den møter stress, preget av feilfolding av celleproteinene.
"Siden HYPE spiller en så viktig rolle i hvordan celler takler stress fra misfoldede proteiner, lurte vi på om sykdommer som skyldes misfolding av proteiner sannsynligvis trengte HYPE," forklarer hovedstudieforfatter Seema Mattoo, Ph.D., assisterende professor i biologiske vitenskaper ved Purdue.
Hun fortsetter: ”Vi vet at ofte er det feilbrettede proteinet [alfa-synuclein] i Parkinsons sykdom. Så vi spurte om HYPE kunne endre [alfa-synuclein], og i så fall, hva er konsekvensene? "
I den nåværende studien - som forskerne utførte in vitro, ved bruk av cellekulturer i laboratorieinnstillinger - fant de at HYPE virkelig kan virke på alfa-synuclein, og redusere mengden av aggregering av feilfoldede proteiner. Forskerne kaller denne prosessen "AMPylation."
Deretter ønsket teamet å se om AMPylation faktisk viste noe løfte som en potensiell terapeutisk prosess. I Parkinsons sykdom kan aggregerte, feilfoldede proteiner punktere membranene i nevroner (hjerneceller) og forstyrre deres funksjon.
Mattoo og kollegaer ønsket å finne ut om AMPylation også ville føre til færre hull i membranene i celler. For å gjøre dette brukte de en kombinasjon av lipider for å lage en overflate som simulerte den for cellemembraner.
De tilførte også fargestoff i lipidene, så hvis alfa-synuclein-aggregater punkterte dem, ville handlingen bli synlig gjennom lekket fargestoff.
Etter å ha gjort det, bemerker Mattoo: "Vi fant ut at mindre fargestoff ble frigjort med det modifiserte [alfa-synuclein], noe som betyr at membranen holdt seg mer intakt."
"Det betyr at HYPE muligens kan ha en terapeutisk effekt på Parkinsons sykdom," legger hun til. Videre, som Mattoo og kollegaer bemerker i studieoppgaven sin, "Dette er den første rapporten som identifiserer [alfa-synuclein] som et mål for HYPE."
Går du utover ‘Band-Aid?’
I et siste eksperiment studerte Mattoo og teamet HYPE-modifisert alfa-synuclein ved hjelp av et elektronmikroskop. Dette tillot dem å observere at, etter interaksjon med HYPE, hadde alfa-synucleins struktur endret seg.
Under vanlige omstendigheter bemerker forskerne at alfa-synuclein-vendinger, som kan forklare potensialet for å danne aggregater. Imidlertid, når det ble modifisert av HYPE, hadde proteinet en tendens til å vri mindre, i stedet for å danne parallelle tråder.
Denne nye modifikasjonen, hevder forskerne, kan forhindre at alfa-synuclein samler seg så mye.
Mens den nåværende forskningen viser løfte om å finne nye terapier for Parkinsons sykdom, forklarer forfatterne at de fortsatt har en lang vei å gå.
“Vi prøver alle å bruke et plaster på slutten av sykdomsutviklingen fordi vi vet at aggregering får cellene til å bli giftige, men hvordan kan vi forhindre det? Det er fortsatt mye å forstå mekanisk om det i sammenheng med sykdom. "
Seema Mattoo, Ph.D.
"Vi er i de tidlige stadiene [av denne undersøkelsen]," innrømmer Mattoo, "men disse resultatene gir oss en ny vinkel for å se på potensielle terapier."
“Vi prøver å finne på medisiner som kan brukes til å manipulere HYPEs aktivitet. Du kan gi dem til pasienter som begynner å vise tegn på Parkinsons eller som er utsatt for å ha samlet [alfa-synuclein]. Det er retningen vi ønsker å gå [i], forklarer forskeren.
