A tanulmány tisztázza, hogyan véd a spermin az Alzheimer- és a Parkinson-kór ellen

A tanulmány tisztázza, hogyan véd a spermin az Alzheimer- és a Parkinson-kór ellen

A Paul Scherrer Institute PSI kutatói elmagyarázták, hogy a spermin – egy kis molekula, amely számos folyamatot szabályoz a szervezet sejtjeiben – hogyan képes megelőzni az olyan betegségeket, mint az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór: bizonyos fehérjéket ártalmatlanná tesz azáltal, hogy a tésztán a sajthoz hasonlít, és összetapadnak. Ez a felfedezés segíthet az ilyen betegségek leküzdésében. A tanulmány most megjelent a tudományos folyóiratbanA természet kommunikációja.

Várható élettartamunk folyamatosan növekszik – és ezzel együtt az életkorral összefüggő betegségek, köztük az olyan neurodegeneratív betegségek, mint az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór gyakorisága. Ezeket a betegségeket az agyban felhalmozódó káros fehérjestruktúrák okozzák, amelyek rosszul hajtogatott amiloid fehérjékből állnak. Alakjuk szálakra vagy spagettire emlékeztet. A mai napig nincs hatékony terápia az ilyen felhalmozódások megelőzésére vagy megszüntetésére.

De a spermin nevű molekula, amely természetesen előfordul a szervezetben, reményt ad. A kutatás vezetője, Jinghui Luo, a Paul Scherrer Institute PSI Élettudományi Központjának kutatói kísérleteik során felfedezték, hogy ez az anyag képes meghosszabbítani a kis fonálférgek élettartamát, javítani időskori mobilitásukat és megerősíteni sejtjeik – a mitokondriumok – erőműveit. A kutatók azt figyelték meg, hogy a spermin hogyan támogatja a szervezet immunrendszerét az amiloid fehérjék idegkárosító felhalmozódásának megszüntetésében.

Az új eredmények alapul szolgálhatnak az ilyen betegségek újszerű terápiáinak kidolgozásához.

A sejtfolyamatok központi közvetítője

A spermium létfontosságú anyag a szervezet számára. Ez az úgynevezett poliaminok egyike, amelyek viszonylag kis szerves molekulák. Az először több mint 150 éve felfedezett spermium az ondófolyadékról kapta a nevét, mivel ott különösen nagy koncentrációban fordul elő. De a test sok más sejtjében is megtalálható – különösen azokban, amelyek aktívak és osztódásra képesek.

A spermin elősegíti a sejtek mobilitását és aktivitását, és számos folyamatot szabályoz. Elsősorban a genom nukleinsavaival lép kölcsönhatásba, és így szabályozza a gének expresszióját és fehérjékké való átalakulását. Ez biztosítja, hogy a sejtek megfelelően növekedjenek és osztódhassanak, és végül meghaljanak. A spermiumok központi szerepet játszanak a biomolekuláris kondenzációnak nevezett fontos sejtfolyamatban is: Ebben a folyamatban bizonyos makromolekulák, például fehérjék és nukleinsavak szétválnak és cseppszerű formában összegyűlnek a sejten belül, lehetővé téve ott fontos reakciók lezajlását.

Az olyan neurodegeneratív betegségekkel kapcsolatban, mint az Alzheimer-kór vagy a Parkinson-kór, már korábban is volt bizonyíték arra, hogy a spermin képes megvédeni az idegsejteket és enyhíteni az életkorral összefüggő memóriavesztést. Mindeddig azonban hiányzott annak pontosabb megértése arról, hogy a spermin hogyan avatkozik be az idegkárosító folyamatokba – olyan ismeretek, amelyeknek orvosi haszna származhatna belőle.

Támogatás a sejthulladék eltávolításában

Jinghui Luo csoportja most részletesebben megvizsgálta ezt. Az optikai mikroszkópia mellett a kutatók a SAXS szórási technológiát is alkalmazták a PSI Synchrotron Light Source Switzerland SLS-nél, hogy tisztázzák e folyamatok molekuláris dinamikáját. A vizsgálatok üvegkapillárisban történtek (in vitro) és élő szervezetben (in vivo). A C. elegans fonálféreg mintaszervezetként szolgált.

Kiderült, hogy a spermin biomolekuláris kondenzáció segítségével biztosítja, hogy a káros fehérjék felhalmozódjanak, és bizonyos mértékig össze is csomósodjanak. Ez lehetővé teszi az autofágiának nevezett folyamatot, amely rutinszerűen előfordul sejtjeinkben: a sérült vagy szükségtelen fehérjéket kis membránvezikulákba csomagolják, és enzimek segítségével biztonságosan lebontják – ez gyakorlatilag egy természetes újrahasznosítási folyamat.

Az autofágia hatékonyabb a nagyobb fehérjecsomók kezelésében. A spermin pedig úgymond a kötőanyag, amely összetartja a szálakat. A molekulák között csak gyengén vonzó elektromos erők vannak, amelyek megszervezik őket, de nem kötik őket szorosan egymáshoz.

Jinghui Luo, tanulmányi igazgató

Az egész – mondja Luo – egy tányér spagettiként is elképzelhető. "A spermin olyan, mint a sajt, összefűzi a hosszú, vékony tésztákat anélkül, hogy összetapadna, így könnyebben emészthető."

Keresi: az összetevők megfelelő kombinációját

A spermiumok más betegségekre is hatással vannak, beleértve a rákot is. Itt is kutatásra van szükség a hatásmechanizmusok tisztázására – akkor sperminalapú terápiás megközelítések is elképzelhetők lennének. A spermin mellett sok más poliamin is létezik, amelyek fontos funkciókat töltenek be a szervezetben, és ezért orvosi érdeklődésre tarthatnak számot. Ezért a kutatás ezen a területen nagy lehetőségeket rejt magában. „Ha jobban megértjük a mögöttes folyamatokat – mondja Luo –, úgymond finomabb és emészthetőbb ételeket készíthetünk, mert akkor pontosan tudjuk, hogy milyen fűszerek és milyen mennyiségben teszik különlegessé a szószt.”

A mesterséges intelligenciát is használják ebben a keresésben, mert az összes rendelkezésre álló adat alapján sokkal gyorsabban képes kiszámítani a „szósz-összetevők” ígéretes kombinációit. Luo arra is felhívja a figyelmet, hogy az időfelbontású szórásmérési technikák és a nagy felbontású képalkotások, amelyek valós időben képesek leképezni az ilyen folyamatokat egészen a szubcelluláris szintig, szintén fontosak ebben és a későbbi vizsgálatokban. A PSI-n kívül ilyen módszerek csak néhány más szinkrotron létesítményben állnak rendelkezésre világszerte.

Források: