Хотя их генетические основы различаются, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и болезнь Хантингтона характеризуются преждевременной гибелью клеток мозга. Что вызывает гибель клеток в головном мозге? Согласно новому исследованию, опубликованному учеными из Медицинского исследовательского института Санфорд-Бернхэм (Sanford-Burnham) в выпуске Molecular Cell от 30 июля, в некоторых случаях ответом является несвоевременный перенос газообразной молекулы (известной как оксид азота или NO ) от одного белка к другому.
"Мы и другие исследователи показали, что NO и родственные молекулы могут способствовать гибели нервных клеток или выживанию нервных клеток. Однако эти новые открытия показывают, что NO может фактически перескакивать с одного белка на другой по молекулярным путям, что приводит к клеточному самоубийству," объяснил Стюарт А. Липтон, М.D., Ph.D., старший автор исследования и директор Del E. Веб-центр нейробиологии, старения и исследования стволовых клеток в Сэнфорд-Бернхэм. "Теперь, когда у нас есть этот молекулярный ключ к разгадке причины гибели нервных клеток при болезнях Паркинсона, Альцгеймера и Хантингтона, мы можем выяснить, как использовать его для более точной диагностики и лечения этих заболеваний." Доктор. Липтон также является неврологом, получившим образование в Гарварде, который видит многих из этих пациентов в своей собственной клинической практике.
В этом исследовании д-р. Липтон и его коллеги под руководством Томохиро Накамура, доктора философии.D., обнаружили, что NO-подобные молекулы передаются от каспаз, белков, которые обычно вызывают гибель клеток, в XIAP, белок, который обычно ингибирует гибель клеток. Другими словами, каспасы передают NO XIAP, как горячая картошка.Этот процесс происходит в результате химической реакции, известной как транснитрозилирование. Когда XIAP остается удерживающим NO, результатом становится двойной удар по клеткам мозга, поскольку клетки запрограммированы на самоуничтожение, когда либо XIAP не имеет присоединенного NO, либо когда каспазы не прикреплены к нему. Следовательно, оба события, разрушающих клетки мозга, происходят одновременно. Затем исследователи обнаружили, что XIAP, содержащий NO «горячий картофель», гораздо чаще встречается в мозге пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, чем в нормальном мозге, что укрепляет их подозрение, что эта модификация белка приводит к повреждению клеток.
Чтобы вычислить, какой белок с большей вероятностью получит NO «горячий картофель», каспазы или XIAP, исследователи создали новую версию уравнения Нернста – математического уравнения XIX века, которое изучается на всех уроках общей химии. Эта сила предсказания может позволить врачам раньше диагностировать нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера.
"В настоящее время мы анализируем спинномозговую жидкость и ткань мозга пациентов с болезнью Паркинсона, Альцгеймера и других пациентов, чтобы определить, можем ли мы использовать белки, меченные NO, в качестве биомаркеров болезни," Доктор. Липтон сказал.
Чтобы разработать методы лечения болезней Паркинсона, Альцгеймера и Хантингтона на основе своих новых открытий, доктор. Лаборатория Липтона также применяет роботизированную технологию в Центре химической геномики Конрада Пребиса Сэнфорд-Бернхема для проверки тысяч химических веществ на предмет потенциальных лекарств, которые предотвращают аберрантный или чрезмерный перенос NO от одного белка к другому и, таким образом, предотвращают повреждение и смерть нервных клеток.