Uuring selgitab, kuidas spermiin võib kaitsta Alzheimeri ja Parkinsoni tõve eest

Uuring selgitab, kuidas spermiin võib kaitsta Alzheimeri ja Parkinsoni tõve eest

Paul Scherreri Instituudi PSI teadlased on selgitanud, kuidas spermiin – väike molekul, mis reguleerib paljusid protsesse keharakkudes – võib ennetada selliseid haigusi nagu Alzheimeri ja Parkinsoni tõbi: see muudab teatud valgud kahjutuks, toimides pastal pisut nagu juust ja pannes need kokku kleepuma. See avastus võib aidata selliste haiguste vastu võidelda. Uuring on nüüd avaldatud teadusajakirjasLoodussuhtlus.

Meie oodatav eluiga pikeneb jätkuvalt – ja koos sellega ka vanusega seotud haiguste, sealhulgas neurodegeneratiivsete haiguste, nagu Alzheimeri ja Parkinsoni tõbi, sagedus. Need haigused on põhjustatud valesti volditud amüloidvalkudest koosnevate kahjulike valgustruktuuride kuhjumisest ajus. Nende kuju meenutab kiude või spagette. Praeguseks ei ole tõhusat ravi selliste kogunemiste vältimiseks või kõrvaldamiseks.

Lootust pakub aga molekul nimega spermiin, mis organismis loomulikult esineb. Teadlased eesotsas uuringujuhi Jinghui Luoga Paul Scherreri Instituudi PSI bioteaduste keskusest on katsetega avastanud, et see aine on võimeline pikendama väikeste nematoodiusside eluiga, parandama nende liikuvust vanemas eas ja tugevdama nende rakkude – mitokondrite – elektrijaamu. Täpsemalt jälgisid teadlased, kuidas spermiin toetab organismi immuunsüsteemi närve kahjustava amüloidvalkude kuhjumise kõrvaldamisel.

Uued leiud võivad olla aluseks selliste haiguste uudsete ravimeetodite väljatöötamisele.

Rakuprotsesside keskne vahendaja

Sperma on organismile elutähtis aine. See on üks nn polüamiinidest, mis on suhteliselt väikesed orgaanilised molekulid. Sperma, mis avastati esmakordselt rohkem kui 150 aastat tagasi, on saanud nime seemnevedeliku järgi, kuna seda leidub seal eriti suurtes kontsentratsioonides. Kuid seda leidub ka paljudes teistes keharakkudes – eriti neis, mis on aktiivsed ja jagunemisvõimelised.

Spermiin soodustab rakkude liikuvust ja aktiivsust ning kontrollib paljusid protsesse. See interakteerub peamiselt genoomi nukleiinhapetega ja reguleerib seega geenide ekspressiooni ja nende muundumist valkudeks. See tagab, et rakud saavad korralikult kasvada ja jaguneda ning lõpuks surra. Sperma mängib keskset rolli ka olulises rakuprotsessis, mida nimetatakse biomolekulaarseks kondenseerumiseks: selles protsessis eralduvad teatud makromolekulid, nagu valgud ja nukleiinhapped, ja kogunevad rakusse tilkade kujul, võimaldades seal toimuvatel olulistel reaktsioonidel.

Seoses neurodegeneratiivsete haigustega, nagu Alzheimeri või Parkinsoni tõbi, on varem leitud tõendeid selle kohta, et spermiin võib kaitsta närvirakke ja leevendada vanusega seotud mälukaotust. Seni on aga puudunud täpsem arusaam sellest, kuidas spermiin närve kahjustavatesse protsessidesse sekkub – teadmised, mis võiksid sellest meditsiinilist kasu tuua.

Toetus rakujäätmete kõrvaldamisel

Jinghui Luo rühm on nüüd seda üksikasjalikumalt uurinud. Lisaks optilisele mikroskoopiale kasutasid teadlased nende protsesside molekulaarse dünaamika selgitamiseks ka SAXS-i hajumise tehnoloogiat PSI Synchrotron Light Source Switzerland SLS-is. Uuringud viidi läbi klaaskapillaaris (in vitro) ja elusorganismis (in vivo). Mudelorganismina toimis nematoodi C. elegans.

Selgus, et spermiin kasutab biomolekulaarset kondensatsiooni, et tagada kahjulike valkude kogunemine ja teatud määral kokkukleepumist. See võimaldab protsessi, mida nimetatakse autofagiaks, mis toimub meie rakkudes rutiinselt: kahjustatud või mittevajalikud valgud mähitakse väikestesse membraani vesiikulitesse ja lagundatakse ohutult ensüümide abil – see on praktiliselt loomulik taaskasutusprotsess.

Autofagia on tõhusam suuremate valgukogumite ravimisel. Ja spermiin on nii-öelda sideaine, mis hoiab ahelaid koos. Molekulide vahel on ainult nõrgalt atraktiivsed elektrilised jõud, mis neid organiseerivad, kuid ei seo neid omavahel kindlalt.

Jinghui Luo, õppedirektor

Loo ütleb, et kogu asja võib ette kujutada ka spagetitaldrikuna. "Spermiin on nagu juust, seob pikad õhukesed nuudlid kokku ilma neid kokku kleepimata, muutes need kergemini seeditavaks."

Otsin: õige koostisainete kombinatsioon

Sperma mõjutab ka teisi haigusi, sealhulgas vähki. Ka siin on vaja uuringuid toimemehhanismide selgitamiseks – siis oleksid mõeldavad spermiinipõhised raviviisid. Lisaks spermiinile on palju teisi polüamiine, mis täidavad organismis olulisi funktsioone ja pakuvad seetõttu meditsiinilist huvi. Seetõttu on selle valdkonna teadusuuringutel suur potentsiaal. "Kui mõistame paremini selle aluseks olevaid protsesse," ütleb Luo, "saame valmistada nii-öelda maitsvamaid ja seeditavamaid roogasid, sest siis teame täpselt, millised vürtsid ja millistes kogustes kastme eriti maitsvaks teevad."

Selles otsingus kasutatakse ka tehisintellekti, kuna see suudab kõigi olemasolevate andmete põhjal palju kiiremini arvutada "kastme koostisosade" paljutõotavaid kombinatsioone. Luo juhib tähelepanu ka sellele, et selle ja järgnevate uuringute jaoks on olulised ka ajalahutusega hajumise mõõtmise tehnikad ja kõrge eraldusvõimega pildistamine, mis suudab selliseid protsesse reaalajas ja kuni subtsellulaarse tasemeni pildistada. Peale PSI on sellised meetodid saadaval vaid mõnes teises sünkrotroni rajatises üle maailma.

Allikad: