Ученые выяснили, что вещество, уровень которого повышается в крови при диабете, помогает белку-«защитнику» обезвреживать опасные скопления в мозге, связанные с болезнью Паркинсона. Другими словами, диабет, возможно, не ускоряет развитие этого заболевания, как считалось ранее, а потенциально может препятствовать ему. Полученные данные помогут лучше понять, как сахарный диабет влияет на скорость развития нейродегенеративных заболеваний, и разработать подходы к профилактике и лечению таких нарушений. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Archives of Biochemistry and Biophysics.
Болезнь Паркинсона — распространенное нейродегенеративное заболевание, от которого страдает более 8,5 миллионов человек во всем мире. Хотя его причины до конца не ясны, известно, что в некоторых случаях болезнь связана с мутациями в гене, который отвечает за синтез белка альфа-синуклеина. При мутациях эти молекулы образуют сначала мелкие скопления, а затем длинные волокна — фибриллы. Такие структуры токсичны для нервных клеток и приводят к их гибели, что, в первую очередь, проявляется в двигательных нарушениях у больного человека.
В здоровом организме есть белки, которые препятствуют сборке таких скоплений. Один из них — альфаВ-кристаллин, присутствующий в хрусталике глаза. Он также обнаружен в сердце, мозге, коже, мышцах, почках и плаценте, и защищает самые разные белки от нарушения структуры во время теплового стресса, например, при болезнях с высокой температурой. Кроме того, в нервной ткани он не дает белку альфа-синуклеину формировать агрегаты (скопления). Однако до сих пор не до конца понятно, как различные заболевания, в том числе сахарный диабет, влияют на работу этого белка-«защитника».
Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) исследовали свойства альфаВ-кристаллина в условиях, имитирующих сахарный диабет.
При постоянно высоком уровне глюкозы в крови накапливается много молекул-производных этого сахара. Одно из них, метилглиоксаль, способно модифицировать (гликировать) белки и тем самым влиять на их функции.
Исследователи сымитировали процесс гликирования в лабораторных условиях. Для этого альфаВ-кристаллин обработали метилглиоксалем в концентрации, сопоставимой с той, что наблюдается в организме при диабете. Затем биологи сравнили свойства исходного и измененного (гликированного) белка.
Оказалось, что измененный белок хуже обычного защищает другие белки от теплового стресса. Однако он намного эффективнее «здоровой» молекулы предотвращал образование токсичных скоплений альфа-синуклеина. В его присутствии альфа-синуклеин вместо опасных плотных волокон формировал лишь бесформенные скопления, на 28% менее токсичные для клеток.
«Можно было бы предположить, что гликирование ухудшит все функции альфаВ-кристаллина, однако такая модификация усилила его способность бороться с вредными скоплениями, которые приводят к гибели нервных клеток. Это важное наблюдение, возможно, позволит по-новому взглянуть на связь диабета и болезни Паркинсона и понять, как стимулировать естественную защиту мозга на ранних этапах развития нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, наши наблюдения говорят о том, что при помощи точечных мутаций можно изменять свойства альфаB-кристаллина в нужном направлении. Мы планируем сконструировать альфаВ-кристаллин с мутацией, которая позволит более эффективно подавлять образование фибрилл из альфаВ-синуклеина. Возможно, исследования в этом направлении помогут создать препараты для лечения болезни Паркинсона», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Владимир Муронец, профессор, доктор биологических наук, заведующий отделом биохимии животной клетки Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
