Pētījums precizē, kā spermīns var aizsargāt pret Alcheimera un Parkinsona slimību

Pētījums precizē, kā spermīns var aizsargāt pret Alcheimera un Parkinsona slimību

Pētnieki no Pola Šerera institūta PSI ir paskaidrojuši, kā spermīns - maza molekula, kas regulē daudzus procesus ķermeņa šūnās - var novērst tādas slimības kā Alcheimera un Parkinsona slimība: tas padara noteiktus proteīnus nekaitīgus, iedarbojoties uz makaroniem kā sieru un liekot tiem salipt kopā. Šis atklājums varētu palīdzēt cīnīties ar šādām slimībām. Pētījums tagad ir publicēts zinātniskajā žurnālāDabas komunikācija.

Mūsu paredzamais dzīves ilgums turpina pieaugt, un līdz ar to pieaug arī ar vecumu saistītu slimību biežums, tostarp neirodeģeneratīvas slimības, piemēram, Alcheimera un Parkinsona slimība. Šīs slimības izraisa kaitīgu olbaltumvielu struktūru uzkrāšanās smadzenēs, ko veido nepareizi salocīti amiloīda proteīni. To forma atgādina šķiedras vai spageti. Līdz šim nav efektīvas terapijas, lai novērstu vai novērstu šādu uzkrāšanos.

Bet molekula, ko sauc par spermīnu, kas dabiski rodas organismā, piedāvā cerību. Pētījuma vadītāja Jinghui Luo vadītie pētnieki no Pola Šerera institūta PSI Dzīvības zinātņu centra eksperimentos atklājuši, ka šī viela spēj pagarināt mazo nematožu tārpu dzīves ilgumu, uzlabot to mobilitāti vecumdienās un stiprināt to šūnu – mitohondriju – spēkstacijas. Konkrēti, pētnieki novēroja, kā spermīns atbalsta ķermeņa imūnsistēmu, novēršot nervus bojājošos amiloido proteīnu uzkrāšanos.

Jaunie atklājumi varētu kalpot par pamatu jaunu šādu slimību terapijas izstrādei.

Centrālais šūnu procesu starpnieks

Sperma ir organismam vitāli svarīga viela. Tas ir viens no tā sauktajiem poliamīniem, kas ir salīdzinoši mazas organiskās molekulas. Sperma, kas pirmo reizi tika atklāta pirms vairāk nekā 150 gadiem, ir nosaukta sēklu šķidruma vārdā, jo tā tur sastopama īpaši augstā koncentrācijā. Bet tas ir atrodams arī daudzās citās ķermeņa šūnās - īpaši tajās, kas ir aktīvas un spējīgas dalīties.

Spermīns veicina šūnu mobilitāti un aktivitāti un kontrolē daudzus procesus. Tas galvenokārt mijiedarbojas ar genoma nukleīnskābēm un tādējādi regulē gēnu ekspresiju un to pārvēršanu olbaltumvielās. Tas nodrošina, ka šūnas var pareizi augt un dalīties un galu galā mirt. Spermas arī spēlē galveno lomu svarīgā šūnu procesā, ko sauc par biomolekulāro kondensāciju: šajā procesā noteiktas makromolekulas, piemēram, olbaltumvielas un nukleīnskābes, šūnā atdalās un savāc pilienu veidā, ļaujot tur notikt svarīgām reakcijām.

Saistībā ar neirodeģeneratīvām slimībām, piemēram, Alcheimera vai Parkinsona slimību, iepriekš ir bijuši pierādījumi, ka spermīns var aizsargāt nervu šūnas un mazināt ar vecumu saistītu atmiņas zudumu. Tomēr līdz šim ir pietrūcis precīzākas izpratnes par to, kā spermīns iejaucas nervus bojājošos procesos - zināšanu, kas no tā varētu gūt medicīnisku labumu.

Atbalsts šūnu atkritumu likvidēšanā

Jinghui Luo grupa tagad to ir izpētījusi sīkāk. Papildus optiskajai mikroskopijai pētnieki izmantoja arī SAXS izkliedes tehnoloģiju PSI sinchrotron gaismas avotā Šveices SLS, lai noskaidrotu šo procesu molekulāro dinamiku. Pārbaudes tika veiktas stikla kapilārā (in vitro) un dzīvā organismā (in vivo). Nematode C. elegans kalpoja kā paraugorganisms.

Izrādījās, ka spermīns izmanto biomolekulāro kondensāciju, lai nodrošinātu kaitīgo olbaltumvielu uzkrāšanos un zināmā mērā salipšanu. Tas nodrošina procesu, ko sauc par autofagiju, kas regulāri notiek mūsu šūnās: bojātās vai nevajadzīgās olbaltumvielas tiek ietītas mazās membrānas pūslīšos un droši sadalās, izmantojot fermentus - praktiski dabisks pārstrādes process.

Autofagija ir efektīvāka lielāku olbaltumvielu kopu ārstēšanā. Un spermīns, tā sakot, ir saistviela, kas satur pavedienus kopā. Starp molekulām ir tikai vāji pievilcīgi elektriskie spēki, kas tās organizē, bet nesavieno tos cieši savā starpā.

Jinghui Luo, studiju direktors

Visu, saka Luo, var arī iedomāties kā spageti šķīvi. "Spermīns ir kā siers, kas savieno garās, plānās nūdeles, nesaliekot tās kopā, padarot tās vieglāk sagremojamas."

Meklē: pareizo sastāvdaļu kombināciju

Sperma ietekmē arī citas slimības, tostarp vēzi. Arī šeit ir nepieciešami pētījumi, lai noskaidrotu darbības mehānismus – tad būtu iedomājamas uz spermīnu balstītas terapijas pieejas. Papildus spermīnam ir arī daudzi citi poliamīni, kas pilda svarīgas funkcijas organismā un tāpēc ir medicīniski nozīmīgi. Tāpēc pētījumiem šajā jomā ir liels potenciāls. “Ja mēs labāk izprotam pamatā esošos procesus,” saka Luo, “varēsim pagatavot, tā teikt, garšīgākus un vieglāk sagremojamus ēdienus, jo tad mēs precīzi zinām, kuras garšvielas un kādos daudzumos mērci padara īpaši garšīgu.

Šajā meklēšanā tiek izmantots arī mākslīgais intelekts, jo tas var daudz ātrāk aprēķināt daudzsološas “mērču sastāvdaļu” kombinācijas, pamatojoties uz visiem pieejamajiem datiem. Luo arī norāda, ka šim un turpmākajiem pētījumiem svarīgas ir arī laika izkliedes mērīšanas metodes un augstas izšķirtspējas attēlveidošana, kas var attēlot šādus procesus reāllaikā un līdz subcelulārajam līmenim. Izņemot PSI, šādas metodes ir pieejamas tikai dažās citās sinhrotronu iekārtās visā pasaulē.

Avoti: