Studie objasňuje, jak může spermin chránit před Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou

Studie objasňuje, jak může spermin chránit před Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou

Výzkumníci z Paul Scherrer Institute PSI vysvětlili, jak spermin - malá molekula, která reguluje mnoho procesů v tělesných buňkách - může zabránit nemocem, jako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba: Dělá určité proteiny neškodnými tím, že působí na těstoviny trochu jako sýr a způsobuje jejich shlukování. Tento objev by mohl pomoci v boji proti takovým nemocem. Studie byla nyní publikována ve vědeckém časopiseKomunikace přírody.

Naše očekávaná délka života se stále prodlužuje – a s ní i frekvence nemocí souvisejících s věkem, včetně neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba. Tato onemocnění jsou způsobena nahromaděním škodlivých proteinových struktur v mozku tvořených chybně poskládanými amyloidními proteiny. Jejich tvar připomíná vlákna nebo špagety. Dosud neexistuje účinná terapie, která by takovým akumulacím zabránila nebo je odstranila.

Ale molekula zvaná spermin, která se přirozeně vyskytuje v těle, nabízí naději. Vědci vedení studiem Jinghui Luo z Centra pro vědy o životě při Paul Scherrer Institute PSI při pokusech zjistili, že tato látka je schopna prodloužit životnost malých červů háďátek, zlepšit jejich pohyblivost ve stáří a posílit elektrárny jejich buněk – mitochondrie. Konkrétně výzkumníci pozorovali, jak spermin podporuje imunitní systém těla při eliminaci nahromadění amyloidních proteinů poškozujících nervy.

Nové poznatky by mohly sloužit jako základ pro vývoj nových terapií takových onemocnění.

Centrální mediátor buněčných procesů

Spermie jsou pro organismus životně důležitou látkou. Patří mezi tzv. polyaminy, což jsou relativně malé organické molekuly. Spermie, která byla poprvé objevena před více než 150 lety, je pojmenována po semenné tekutině, protože se tam vyskytuje ve zvláště vysokých koncentracích. Nachází se ale i v mnoha dalších buňkách v těle – zejména v těch, které jsou aktivní a schopné dělení.

Spermine podporuje buněčnou mobilitu a aktivitu a řídí četné procesy. Primárně interaguje s nukleovými kyselinami genomu a reguluje tak expresi genů a jejich přeměnu na proteiny. To zajišťuje, že buňky mohou správně růst a dělit se a nakonec zemřít. Spermie také hrají ústřední roli v důležitém buněčném procesu zvaném biomolekulární kondenzace: V tomto procesu se určité makromolekuly, jako jsou proteiny a nukleové kyseliny, oddělují a shromažďují ve formě kapiček v buňce, což umožňuje, aby zde proběhly důležité reakce.

V souvislosti s neurodegenerativními onemocněními, jako je Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba, již dříve bylo prokázáno, že spermin může chránit nervové buňky a zmírňovat ztrátu paměti související s věkem. Dosud však chybělo přesnější pochopení toho, jak spermin zasahuje do procesů poškozujících nervy – poznatky, které by z toho mohly mít medicínský prospěch.

Podpora při odstraňování buněčného odpadu

Skupina Jinghui Luo to nyní prozkoumala podrobněji. Kromě optické mikroskopie vědci také použili technologii rozptylu SAXS na PSI Synchrotron Light Source Switzerland SLS k objasnění molekulární dynamiky těchto procesů. Vyšetření byla provedena ve skleněné kapiláře (in vitro) a v živém organismu (in vivo). Jako modelový organismus posloužila hlístice C. elegans.

Ukázalo se, že spermin využívá biomolekulární kondenzaci k tomu, aby se škodlivé proteiny hromadily a do určité míry shlukovaly. To umožňuje proces zvaný autofagie, který se běžně vyskytuje v našich buňkách: poškozené nebo nepotřebné proteiny jsou zabaleny do malých membránových váčků a bezpečně rozloženy pomocí enzymů - prakticky přirozený proces recyklace.

Autofagie je účinnější při léčbě větších shluků proteinů. A spermin je, abych tak řekl, pojivo, které drží vlákna pohromadě. Mezi molekulami jsou pouze slabě přitažlivé elektrické síly, které je organizují, ale vzájemně je pevně nespojují.“

Jinghui Luo, ředitel studií

Celé si to, říká Luo, lze představit také jako talíř špaget. "Spermie je jako sýr, spojuje dlouhé tenké nudle dohromady, aniž by je slepoval, což je usnadňuje trávení."

Hledáte: správnou kombinaci ingrediencí

Spermie mají vliv i na další nemoci, včetně rakoviny. I zde je potřeba výzkum k objasnění mechanismů účinku – pak by byly myslitelné terapeutické přístupy založené na sperminu. Kromě sperminu existuje mnoho dalších polyaminů, které plní v organismu důležité funkce, a jsou proto medicínsky zajímavé. Výzkum v této oblasti má proto velký potenciál. „Pokud lépe porozumíme základním procesům,“ říká Luo, „můžeme vařit chutnější a stravitelnější pokrmy, abych tak řekl, protože pak přesně víme, jaké koření a v jakém množství je omáčka obzvláště lahodná.“

Při tomto hledání se využívá i umělá inteligence, protože dokáže na základě všech dostupných údajů mnohem rychleji vypočítat slibné kombinace „složek omáčky“. Luo také poukazuje na to, že pro toto a následné studie jsou důležité také techniky časově rozlišeného měření rozptylu a zobrazování ve vysokém rozlišení, které dokáže zobrazit takové procesy v reálném čase a až na subcelulární úrovni. Kromě PSI jsou takové metody dostupné pouze v několika dalších synchrotronových zařízeních po celém světě.

Zdroje: