Studiul clarifică modul în care spermina poate proteja împotriva bolii Alzheimer și Parkinson

Studiul clarifică modul în care spermina poate proteja împotriva bolii Alzheimer și Parkinson

Cercetătorii de la Institutul Paul Scherrer PSI au explicat cum spermina - o moleculă mică care reglează multe procese din celulele corpului - poate preveni boli precum Alzheimer și Parkinson: face anumite proteine ​​inofensive, acționând un pic ca brânza pe paste și făcându-le să se aglomereze. Această descoperire ar putea ajuta la combaterea unor astfel de boli. Studiul a fost publicat acum în revista științificăComunicarea naturii.

Speranța noastră de viață continuă să crească - și odată cu ea și frecvența bolilor legate de vârstă, inclusiv a bolilor neurodegenerative precum Alzheimer și Parkinson. Aceste boli sunt cauzate de acumulări de structuri proteice dăunătoare în creier alcătuite din proteine ​​amiloide pliate greșit. Forma lor amintește de fibre sau spaghete. Până în prezent, nu există o terapie eficientă care să prevină sau să elimine astfel de acumulări.

Dar o moleculă numită spermină care apare în mod natural în organism oferă speranță. Cercetătorii conduși de liderul studiului Jinghui Luo de la Centrul pentru Științe Vieții de la Institutul Paul Scherrer PSI au descoperit în experimente că această substanță este capabilă să prelungească durata de viață a viermilor mici nematozi, să le îmbunătățească mobilitatea la bătrânețe și să consolideze centralele electrice ale celulelor lor - mitocondriile. Mai exact, cercetătorii au observat cum spermina susține sistemul imunitar al organismului în eliminarea acumulărilor de proteine ​​amiloide care dăunează nervilor.

Noile descoperiri ar putea servi drept bază pentru dezvoltarea de noi terapii pentru astfel de boli.

Un mediator central al proceselor celulare

Sperma este o substanță vitală pentru organism. Este una dintre așa-numitele poliamine, care sunt molecule organice relativ mici. Spermatozoizii, descoperit pentru prima dată în urmă cu mai bine de 150 de ani, poartă numele lichidului seminal deoarece se găsesc acolo în concentrații deosebit de mari. Dar se găsește și în multe alte celule din organism - în special în cele care sunt active și capabile de diviziune.

Spermina promovează mobilitatea și activitatea celulară și controlează numeroase procese. Interacționează în primul rând cu acizii nucleici ai genomului și astfel reglează expresia genelor și conversia lor în proteine. Acest lucru asigură că celulele pot crește și se pot împărți în mod corespunzător și în cele din urmă pot muri. Spermatozoizii joacă, de asemenea, un rol central într-un proces celular important numit condensare biomoleculară: în acest proces, anumite macromolecule, cum ar fi proteinele și acizii nucleici, se separă și se adună sub formă de picături în interiorul celulei, permițând reacții importante să aibă loc acolo.

În legătură cu bolile neurodegenerative precum Alzheimer sau Parkinson, au existat anterior dovezi că spermina poate proteja celulele nervoase și poate atenua pierderile de memorie legate de vârstă. Până acum, însă, a existat o lipsă a unei înțelegeri mai precise a modului în care spermina intervine în procesele care afectează nervii - cunoștințe care ar putea obține beneficii medicale din aceasta.

Sprijin în eliminarea deșeurilor celulare

Grupul lui Jinghui Luo a investigat acum acest lucru mai detaliat. Pe lângă microscopia optică, cercetătorii au folosit și tehnologia de împrăștiere SAXS la Synchrotron Light Source Switzerland SLS de la PSI pentru a elucida dinamica moleculară a acestor procese. Examinările au fost efectuate într-un capilar de sticlă (in vitro) și într-un organism viu (in vivo). Nematodul C. elegans a servit ca organism model.

S-a dovedit că spermina folosește condensarea biomoleculară pentru a se asigura că proteinele dăunătoare se acumulează și, într-o anumită măsură, se adună împreună. Acest lucru permite un proces numit autofagie care are loc în mod obișnuit în celulele noastre: proteinele deteriorate sau inutile sunt învelite în vezicule membranare mici și descompuse în siguranță folosind enzime - practic un proces natural de reciclare.

Autofagia este mai eficientă în tratarea aglomerărilor mai mari de proteine. Și spermina este, ca să spunem așa, agentul de legare care ține firele împreună. Există doar forțe electrice slab atractive între molecule, care le organizează, dar nu le conectează ferm unele cu altele.”

Jinghui Luo, director de studii

Întregul lucru, spune Luo, poate fi imaginat și ca o farfurie cu spaghete. „Spermina este ca brânza, leagă tăițeii lungi și subțiri împreună fără a le lipi, făcându-i mai ușor de digerat.”

Caut: combinația potrivită de ingrediente

Spermatozoizii au un impact și asupra altor boli, inclusiv asupra cancerului. Și aici este nevoie de cercetări pentru a clarifica mecanismele de acțiune - atunci ar fi de conceput abordări terapeutice bazate pe spermină. Pe lângă spermină, există multe alte poliamine care îndeplinesc funcții importante în organism și, prin urmare, sunt de interes medical. Prin urmare, cercetarea în acest domeniu are un mare potențial. „Dacă înțelegem mai bine procesele de bază”, spune Luo, „putem găti mâncăruri mai gustoase și mai digerabile, ca să spunem așa, pentru că atunci știm exact ce condimente și în ce cantități fac sosul deosebit de delicios.”

În această căutare este folosită și inteligența artificială, deoarece poate calcula combinații promițătoare de „ingrediente pentru sos” mult mai rapid pe baza tuturor datelor disponibile. Luo subliniază, de asemenea, că tehnicile de măsurare a împrăștierii rezolvate în timp și imagistica de înaltă rezoluție, care pot imagini astfel de procese în timp real și până la nivel subcelular, sunt, de asemenea, importante pentru acest studiu și studiile ulterioare. În afară de PSI, astfel de metode sunt disponibile doar la câteva alte unități de sincrotron din întreaga lume.

Surse: