Studien klargjør hvordan spermin kan beskytte mot Alzheimers og Parkinsons

Studien klargjør hvordan spermin kan beskytte mot Alzheimers og Parkinsons

Forskere ved Paul Scherrer Institute PSI har forklart hvordan spermin – et lite molekyl som regulerer mange prosesser i kroppens celler – kan forebygge sykdommer som Alzheimers og Parkinsons: Det ufarliggjør visse proteiner ved å virke litt som ost på pasta og få dem til å klumpe seg sammen. Denne oppdagelsen kan bidra til å bekjempe slike sykdommer. Studien er nå publisert i det vitenskapelige tidsskriftetNaturkommunikasjon.

Forventet levealder fortsetter å øke – og med det frekvensen av aldersrelaterte sykdommer, inkludert nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers og Parkinsons. Disse sykdommene er forårsaket av ansamlinger av skadelige proteinstrukturer i hjernen som består av feilfoldede amyloidproteiner. Formen deres minner om fibre eller spaghetti. Til dags dato er det ingen effektiv terapi for å forhindre eller eliminere slike ansamlinger.

Men et molekyl kalt spermin som forekommer naturlig i kroppen gir håp. Forskere ledet av studieleder Jinghui Luo fra Center for Life Sciences ved Paul Scherrer Institute PSI har i eksperimenter oppdaget at dette stoffet er i stand til å forlenge levetiden til små nematodeormer, forbedre deres mobilitet i alderdommen og styrke kraftverkene til cellene deres – mitokondriene. Spesielt observerte forskerne hvordan spermin støtter kroppens immunsystem i å eliminere nerveskadelige ansamlinger av amyloidproteiner.

De nye funnene kan tjene som grunnlag for utviklingen av nye terapier for slike sykdommer.

En sentral formidler av cellulære prosesser

Sperm er et viktig stoff for organismen. Det er en av de såkalte polyaminene, som er relativt små organiske molekyler. Sperm, først oppdaget for mer enn 150 år siden, er oppkalt etter sædvæske fordi den forekommer der i spesielt høye konsentrasjoner. Men det finnes også i mange andre celler i kroppen – spesielt de som er aktive og i stand til å dele seg.

Spermin fremmer cellemobilitet og aktivitet og kontrollerer en rekke prosesser. Det interagerer først og fremst med nukleinsyrene i genomet og regulerer dermed uttrykket av gener og deres omdannelse til proteiner. Dette sikrer at celler kan vokse og dele seg riktig og til slutt dø. Sædceller spiller også en sentral rolle i en viktig cellulær prosess som kalles biomolekylær kondensasjon: I denne prosessen separeres visse makromolekyler som proteiner og nukleinsyrer og samles i dråpelignende form i cellen, noe som gjør at viktige reaksjoner kan skje der.

I forbindelse med nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers eller Parkinsons har det tidligere vært bevis på at spermin kan beskytte nerveceller og lindre aldersrelatert hukommelsestap. Så langt har det imidlertid vært mangel på en mer presis forståelse av hvordan spermin griper inn i nerveskadelige prosesser – kunnskap som kan ha medisinsk nytte av det.

Støtte for å eliminere mobilavfall

Jinghui Luos gruppe har nå undersøkt dette nærmere. I tillegg til optisk mikroskopi, brukte forskerne også SAXS-spredningsteknologi ved PSIs Synchrotron Light Source Switzerland SLS for å belyse den molekylære dynamikken til disse prosessene. Undersøkelsene ble utført i en glasskapillær (in vitro) og i en levende organisme (in vivo). Nematoden C. elegans fungerte som en modellorganisme.

Det viste seg at spermin bruker biomolekylær kondensering for å sikre at de skadelige proteinene samler seg og til en viss grad klumper seg sammen. Dette muliggjør en prosess kalt autofagi som skjer rutinemessig i cellene våre: skadede eller unødvendige proteiner pakkes inn i små membranvesikler og brytes trygt ned ved hjelp av enzymer – praktisk talt en naturlig resirkuleringsprosess.

Autofagi er mer effektivt til å behandle større klumper av proteiner. Og spermin er så å si bindemidlet som holder trådene sammen. Det er bare svakt attraktive elektriske krefter mellom molekylene, som organiserer dem, men som ikke kobler dem fast til hverandre."

Jinghui Luo, studierektor

Det hele, sier Luo, kan også tenkes som en tallerken spaghetti. "Serminen er som ost, og binder de lange, tynne nudlene sammen uten å feste dem sammen, noe som gjør dem lettere å fordøye."

Leter du etter: den rette kombinasjonen av ingredienser

Sperm har også innvirkning på andre sykdommer, inkludert kreft. Også her er det behov for forskning for å avklare virkningsmekanismene – da vil sperminbaserte terapeutiske tilnærminger kunne tenkes. I tillegg til spermin er det mange andre polyaminer som fyller viktige funksjoner i organismen og derfor er av medisinsk interesse. Derfor har forskning på dette området et stort potensial. "Hvis vi forstår de underliggende prosessene bedre," sier Luo, "kan vi lage smakfullere og mer fordøyelige retter, for å si det sånn, for da vet vi nøyaktig hvilke krydder og i hvilke mengder som gjør sausen spesielt deilig."

Kunstig intelligens brukes også i dette søket fordi det kan beregne lovende kombinasjoner av "sausingredienser" mye raskere basert på alle tilgjengelige data. Luo påpeker også at tidsoppløste spredningsmåleteknikker og høyoppløselig bildebehandling, som kan avbilde slike prosesser i sanntid og ned til subcellulært nivå, også er viktige for denne og påfølgende studier. Bortsett fra PSI, er slike metoder bare tilgjengelige på noen få andre synkrotronanlegg over hele verden.

Kilder: