Studija pojašnjava kako spermin može zaštititi od Alzheimerove i Parkinsonove bolesti

Studija pojašnjava kako spermin može zaštititi od Alzheimerove i Parkinsonove bolesti

Istraživači s Instituta Paul Scherrer PSI objasnili su kako spermin - mala molekula koja regulira mnoge procese u tjelesnim stanicama - može spriječiti bolesti poput Alzheimerove i Parkinsonove bolesti: čini određene proteine ​​bezopasnima djelujući pomalo poput sira na tjesteninu i uzrokujući njihovo skupljanje. Ovo otkriće moglo bi pomoći u borbi protiv takvih bolesti. Studija je sada objavljena u znanstvenom časopisuKomunikacija s prirodom.

Naš očekivani životni vijek nastavlja se produžavati - a s njime i učestalost bolesti povezanih sa starenjem, uključujući neurodegenerativne bolesti kao što su Alzheimerova i Parkinsonova bolest. Te su bolesti uzrokovane nakupinama štetnih proteinskih struktura u mozgu koje se sastoje od pogrešno savijenih amiloidnih proteina. Oblikom podsjećaju na vlakna ili špagete. Do danas ne postoji učinkovita terapija za sprječavanje ili uklanjanje takvih nakupina.

Ali molekula zvana spermin koja se prirodno pojavljuje u tijelu nudi nadu. Istraživači predvođeni voditeljem studije Jinghui Luom iz Centra za znanosti o životu na Institutu Paul Scherrer PSI u eksperimentima su otkrili da ova tvar može produljiti životni vijek malih crva nematoda, poboljšati njihovu pokretljivost u starosti i ojačati elektrane njihovih stanica - mitohondrije. Konkretno, istraživači su promatrali kako spermin podržava tjelesni imunološki sustav u eliminaciji nakupina amiloidnih proteina koji oštećuju živce.

Nova otkrića mogla bi poslužiti kao osnova za razvoj novih terapija za takve bolesti.

Središnji posrednik staničnih procesa

Sperma je vitalna tvar za organizam. To je jedan od takozvanih poliamina, koji su relativno male organske molekule. Sperma, prvi put otkrivena prije više od 150 godina, dobila je ime po sjemenoj tekućini jer se tamo nalazi u posebno visokim koncentracijama. No, nalazi se i u mnogim drugim stanicama u tijelu – posebno onima koje su aktivne i sposobne se dijeliti.

Spermin potiče pokretljivost i aktivnost stanica te kontrolira brojne procese. Djeluje prvenstveno s nukleinskim kiselinama genoma i tako regulira ekspresiju gena i njihovu pretvorbu u proteine. To osigurava da stanice mogu pravilno rasti i dijeliti se i na kraju umrijeti. Spermiji također igraju središnju ulogu u važnom staničnom procesu koji se naziva biomolekularna kondenzacija: u ovom procesu određene makromolekule poput proteina i nukleinskih kiselina odvajaju se i skupljaju u obliku kapljica unutar stanice, omogućujući važne reakcije da se ondje odvijaju.

U vezi s neurodegenerativnim bolestima kao što su Alzheimerova ili Parkinsonova bolest, ranije je bilo dokaza da spermin može zaštititi živčane stanice i ublažiti gubitak pamćenja povezan sa starenjem. Do sada je, međutim, nedostajalo preciznije razumijevanje kako spermin intervenira u procesima koji oštećuju živce - znanje koje bi moglo izvući medicinsku korist iz njega.

Podrška u uklanjanju staničnog otpada

Grupa Jinghui Luo sada je to detaljnije istražila. Uz optičku mikroskopiju, istraživači su također koristili SAXS tehnologiju raspršenja na PSI-jevom Synchrotron Light Source Switzerland SLS kako bi razjasnili molekularnu dinamiku ovih procesa. Ispitivanja su obavljena u staklenoj kapilari (in vitro) iu živom organizmu (in vivo). Kao model organizma poslužila je nematoda C. elegans.

Ispostavilo se da spermin koristi biomolekularnu kondenzaciju kako bi osigurao nakupljanje štetnih proteina i, u određenoj mjeri, njihovo zgrušavanje. To omogućuje proces nazvan autofagija koji se rutinski odvija u našim stanicama: oštećeni ili nepotrebni proteini omotani su u male membranske vezikule i sigurno se razgrađuju pomoću enzima - praktički prirodni proces recikliranja.

Autofagija je učinkovitija u tretiranju većih nakupina proteina. A spermin je, da tako kažemo, vezivno sredstvo koje drži niti zajedno. Postoje samo slabo privlačne električne sile između molekula, koje ih organiziraju, ali ih ne povezuju čvrsto jednu s drugom.”

Jinghui Luo, direktor studija

Cijela se stvar, kaže Luo, može zamisliti i kao tanjur špageta. “Spermin je poput sira, veže dugačke, tanke rezance bez da ih slijepi, što ih čini lakšim za probavu.”

Tražite: pravu kombinaciju sastojaka

Sperma također ima utjecaj na druge bolesti, uključujući rak. Ovdje također postoji potreba za istraživanjem kako bi se razjasnili mehanizmi djelovanja – tada bi bili zamislivi terapijski pristupi temeljeni na sperminu. Osim spermina, postoje i mnogi drugi poliamini koji obavljaju važne funkcije u organizmu i stoga su od medicinskog interesa. Stoga istraživanja u ovom području imaju veliki potencijal. "Ako bolje razumijemo temeljne procese", kaže Luo, "možemo kuhati ukusnija i probavljivija jela, da tako kažemo, jer tada točno znamo koji začini i u kojim količinama čine umak posebno ukusnim."

Umjetna inteligencija također se koristi u ovoj potrazi jer može puno brže izračunati obećavajuće kombinacije “sastojaka za umak” na temelju svih dostupnih podataka. Luo također ističe da su tehnike mjerenja vremenski razlučenog raspršenja i slike visoke rezolucije, koje mogu prikazati takve procese u stvarnom vremenu i sve do subcelularne razine, također važne za ovu i naredne studije. Osim PSI-a, takve su metode dostupne samo u nekoliko drugih sinkrotronskih postrojenja u svijetu.

Izvori: