Проучване изяснява как сперминът може да предпази от Алцхаймер и Паркинсон

Проучване изяснява как сперминът може да предпази от Алцхаймер и Паркинсон

Изследователи от Института Paul Scherrer PSI обясниха как сперминът - малка молекула, която регулира много процеси в клетките на тялото - може да предотврати заболявания като Алцхаймер и Паркинсон: Той прави определени протеини безвредни, като действа малко като сирене върху паста и ги кара да се слепват. Това откритие може да помогне в борбата с подобни заболявания. Изследването вече е публикувано в научното списаниеОбщуване с природата.

Продължителността на нашия живот продължава да се увеличава - и с това честотата на свързаните с възрастта заболявания, включително невродегенеративни заболявания като Алцхаймер и Паркинсон. Тези заболявания са причинени от натрупвания на вредни протеинови структури в мозъка, съставени от неправилно нагънати амилоидни протеини. Формата им напомня на фибри или спагети. Към днешна дата няма ефективна терапия за предотвратяване или премахване на подобни натрупвания.

Но една молекула, наречена спермин, която се среща естествено в тялото, предлага надежда. Изследователи, ръководени от ръководителя на изследването Jinghui Luo от Центъра за науки за живота към Института Paul Scherrer PSI, са открили в експерименти, че това вещество е в състояние да удължи живота на малките нематодни червеи, да подобри тяхната мобилност в напреднала възраст и да укрепи електроцентралите на техните клетки - митохондриите. По-конкретно, изследователите наблюдават как сперминът поддържа имунната система на тялото при елиминирането на увреждащите нервите натрупвания на амилоидни протеини.

Новите открития могат да послужат като основа за разработването на нови терапии за такива заболявания.

Централен медиатор на клетъчните процеси

Спермата е жизненоважна субстанция за организма. Той е един от така наречените полиамини, които са относително малки органични молекули. Спермата, открита за първи път преди повече от 150 години, е кръстена на семенната течност, защото се среща там в особено високи концентрации. Но се намира и в много други клетки в тялото – особено тези, които са активни и способни на делене.

Сперминът насърчава мобилността и активността на клетките и контролира множество процеси. Той взаимодейства предимно с нуклеиновите киселини на генома и по този начин регулира експресията на гените и тяхното превръщане в протеини. Това гарантира, че клетките могат да растат и да се делят правилно и в крайна сметка да умрат. Сперматозоидите също играят централна роля във важен клетъчен процес, наречен биомолекулна кондензация: В този процес някои макромолекули като протеини и нуклеинови киселини се отделят и събират в подобна на капчица форма в клетката, което позволява важни реакции да протичат там.

Във връзка с невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер или Паркинсон, преди това е имало доказателства, че сперминът може да защити нервните клетки и да облекчи свързаната с възрастта загуба на паметта. Досега обаче липсваше по-точно разбиране за това как сперминът се намесва в процесите, увреждащи нервите - знания, които биха могли да извлекат медицинска полза от него.

Подкрепа за премахване на клетъчните отпадъци

Групата на Jinghui Luo вече е проучила това по-подробно. В допълнение към оптичната микроскопия, изследователите също са използвали технология за разсейване на SAXS в PSI's Synchrotron Light Source Switzerland SLS, за да изяснят молекулярната динамика на тези процеси. Изследванията са проведени в стъклен капиляр (ин витро) и в жив организъм (in vivo). Нематодът C. elegans служи като модел на организъм.

Оказа се, че сперминът използва биомолекулярна кондензация, за да гарантира, че вредните протеини се натрупват и до известна степен се слепват заедно. Това позволява процес, наречен автофагия, който се случва рутинно в нашите клетки: повредени или ненужни протеини се обвиват в малки мембранни везикули и безопасно се разграждат с помощта на ензими - практически естествен процес на рециклиране.

Автофагията е по-ефективна при лечението на по-големи бучки протеини. А сперминът е, така да се каже, свързващият агент, който държи нишките заедно. Има само слабо привличащи електрически сили между молекулите, които ги организират, но не ги свързват здраво една с друга.

Jinghui Luo, директор на проучванията

Цялото нещо, казва Луо, може да си представим и като чиния със спагети. „Сперминът е като сирене, свързва дългите, тънки юфка заедно, без да ги слепва, което ги прави по-лесни за смилане.“

Търси се: правилната комбинация от съставки

Сперматозоидите също оказват влияние върху други заболявания, включително рак. Тук също има нужда от изследвания за изясняване на механизмите на действие - тогава биха били възможни терапевтични подходи, базирани на спермин. В допълнение към спермина има много други полиамини, които изпълняват важни функции в организма и следователно са от медицински интерес. Следователно изследванията в тази област имат голям потенциал. „Ако разберем основните процеси по-добре“, казва Луо, „можем да готвим по-вкусни и по-смилаеми ястия, така да се каже, защото тогава знаем точно кои подправки и в какви количества правят соса особено вкусен.“

Изкуственият интелект също се използва в това търсене, защото може да изчисли много по-бързо обещаващи комбинации от „съставки за сос“ въз основа на всички налични данни. Луо също така посочва, че техниките за измерване на разсейване с разрешение във времето и изображения с висока разделителна способност, които могат да изобразят такива процеси в реално време и до субклетъчно ниво, също са важни за това и следващите изследвания. Освен PSI, такива методи са налични само в няколко други синхротронни съоръжения по света.

източници: