Undersøgelse afklarer, hvordan spermin kan beskytte mod Alzheimers og Parkinsons

Undersøgelse afklarer, hvordan spermin kan beskytte mod Alzheimers og Parkinsons

Forskere ved Paul Scherrer Institute PSI har forklaret, hvordan spermin – et lille molekyle, der regulerer mange processer i kroppens celler – kan forebygge sygdomme som Alzheimers og Parkinsons: Det uskadeliggør visse proteiner ved at virke lidt som ost på pasta og få dem til at klumpe sammen. Denne opdagelse kan hjælpe med at bekæmpe sådanne sygdomme. Studiet er nu offentliggjort i det videnskabelige tidsskriftNaturkommunikation.

Vores forventede levetid fortsætter med at stige – og med den hyppigheden af ​​aldersrelaterede sygdomme, herunder neurodegenerative sygdomme som Alzheimers og Parkinsons. Disse sygdomme er forårsaget af ophobninger af skadelige proteinstrukturer i hjernen, der består af forkert foldede amyloidproteiner. Deres form minder om fibre eller spaghetti. Til dato er der ingen effektiv terapi til at forhindre eller eliminere sådanne ophobninger.

Men et molekyle kaldet spermin, der forekommer naturligt i kroppen, giver håb. Forskere ledet af studieleder Jinghui Luo fra Center for Life Sciences ved Paul Scherrer Institute PSI har i forsøg opdaget, at dette stof er i stand til at forlænge levetiden for små nematodeorme, forbedre deres mobilitet i alderdommen og styrke deres cellers kraftværker – mitokondrierne. Specifikt observerede forskerne, hvordan spermin understøtter kroppens immunsystem med at eliminere nerveskadelige ophobninger af amyloidproteiner.

De nye resultater kunne tjene som grundlag for udviklingen af ​​nye terapier til sådanne sygdomme.

En central mediator af cellulære processer

Sperm er et livsvigtigt stof for organismen. Det er en af ​​de såkaldte polyaminer, som er relativt små organiske molekyler. Sperm, der først blev opdaget for mere end 150 år siden, er opkaldt efter sædvæske, fordi den forekommer der i særligt høje koncentrationer. Men det findes også i mange andre celler i kroppen – især dem, der er aktive og i stand til at dele sig.

Spermin fremmer cellemobilitet og aktivitet og styrer adskillige processer. Det interagerer primært med nukleinsyrerne i genomet og regulerer således ekspressionen af ​​gener og deres omdannelse til proteiner. Dette sikrer, at celler kan vokse og dele sig ordentligt og til sidst dø. Sperm spiller også en central rolle i en vigtig cellulær proces kaldet biomolekylær kondensation: I denne proces adskilles visse makromolekyler såsom proteiner og nukleinsyrer og samles i dråbelignende form i cellen, hvilket tillader vigtige reaktioner at forekomme der.

I forbindelse med neurodegenerative sygdomme som Alzheimers eller Parkinsons har der tidligere været evidens for, at spermin kan beskytte nerveceller og afhjælpe aldersrelateret hukommelsestab. Hidtil har der dog manglet en mere præcis forståelse af, hvordan spermin griber ind i nerveskadelige processer – viden, der kunne drage medicinsk nytte af det.

Støtte til at fjerne cellulært affald

Det har Jinghui Luos gruppe nu undersøgt nærmere. Ud over optisk mikroskopi brugte forskerne også SAXS-spredningsteknologi ved PSI's Synchrotron Light Source Switzerland SLS til at belyse den molekylære dynamik i disse processer. Undersøgelserne blev udført i et glaskapillar (in vitro) og i en levende organisme (in vivo). Nematoden C. elegans fungerede som en modelorganisme.

Det viste sig, at spermin bruger biomolekylær kondensering for at sikre, at de skadelige proteiner ophobes og til en vis grad klumper sig sammen. Dette muliggør en proces kaldet autofagi, der forekommer rutinemæssigt i vores celler: beskadigede eller unødvendige proteiner pakkes ind i små membranvesikler og nedbrydes sikkert ved hjælp af enzymer - praktisk talt en naturlig genanvendelsesproces.

Autophagy er mere effektiv til at behandle større klumper af proteiner. Og spermin er så at sige det bindemiddel, der holder trådene sammen. Der er kun svagt tiltrækkende elektriske kræfter mellem molekylerne, som organiserer dem, men som ikke forbinder dem fast med hinanden."

Jinghui Luo, studieleder

Det hele, siger Luo, kan også forestilles som en tallerken spaghetti. "Sperminen er som ost, der binder de lange, tynde nudler sammen uden at klæbe dem sammen, hvilket gør dem lettere at fordøje."

Leder du efter: den rigtige kombination af ingredienser

Sperm har også indflydelse på andre sygdomme, herunder kræft. Også her er der behov for forskning for at afklare virkningsmekanismerne – så ville sperminbaserede terapeutiske tilgange kunne tænkes. Ud over spermin er der mange andre polyaminer, der udfylder vigtige funktioner i organismen og derfor er af medicinsk interesse. Derfor har forskning på dette område et stort potentiale. "Hvis vi forstår de bagvedliggende processer bedre," siger Luo, "kan vi så at sige lave lækrere og mere fordøjelige retter, for så ved vi præcis, hvilke krydderier og i hvilke mængder, der gør saucen særlig lækker."

Kunstig intelligens bruges også i denne søgning, fordi den kan beregne lovende kombinationer af "sauceingredienser" meget hurtigere baseret på alle tilgængelige data. Luo påpeger også, at tidsopløste spredningsmålingsteknikker og højopløsningsbilleddannelse, som kan afbilde sådanne processer i realtid og ned på subcellulært niveau, også er vigtige for denne og efterfølgende undersøgelser. Bortset fra PSI, er sådanne metoder kun tilgængelige på nogle få andre synkrotronfaciliteter verden over.

Kilder: