Štúdia objasňuje, ako môže spermín chrániť pred Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou

Štúdia objasňuje, ako môže spermín chrániť pred Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou

Výskumníci z Paul Scherrer Institute PSI vysvetlili, ako spermín – malá molekula, ktorá reguluje mnohé procesy v telesných bunkách – môže predchádzať chorobám, ako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba: Robí určité proteíny neškodnými tým, že na cestovinách pôsobí trochu ako syr a spôsobuje ich zhlukovanie. Tento objav by mohol pomôcť v boji proti takýmto chorobám. Štúdia bola teraz publikovaná vo vedeckom časopiseKomunikácia prírody.

Naša priemerná dĺžka života sa neustále zvyšuje – a s ňou aj frekvencia chorôb súvisiacich s vekom, vrátane neurodegeneratívnych chorôb, ako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba. Tieto ochorenia sú spôsobené akumuláciou škodlivých proteínových štruktúr v mozgu, ktoré tvoria nesprávne poskladané amyloidné proteíny. Ich tvar pripomína vlákna alebo špagety. K dnešnému dňu neexistuje účinná terapia na prevenciu alebo elimináciu takýchto akumulácií.

Ale molekula nazývaná spermín, ktorá sa prirodzene vyskytuje v tele, ponúka nádej. Vedci pod vedením vedúceho štúdie Jinghui Luo z Centra pre vedy o živote pri Inštitúte Paula Scherrera PSI pri pokusoch zistili, že táto látka je schopná predĺžiť životnosť malých hlístových červov, zlepšiť ich pohyblivosť v starobe a posilniť elektrárne ich buniek – mitochondrie. Konkrétne vedci pozorovali, ako spermín podporuje imunitný systém tela pri odstraňovaní akumulácie amyloidných proteínov poškodzujúcich nervy.

Nové zistenia by mohli slúžiť ako základ pre vývoj nových terapií pre takéto ochorenia.

Centrálny sprostredkovateľ bunkových procesov

Spermie sú životne dôležitou látkou pre organizmus. Patrí medzi takzvané polyamíny, čo sú relatívne malé organické molekuly. Spermia, ktorá bola prvýkrát objavená pred viac ako 150 rokmi, je pomenovaná podľa semennej tekutiny, pretože sa tam vyskytuje vo zvlášť vysokých koncentráciách. Ale nachádza sa aj v mnohých iných bunkách v tele – najmä v tých, ktoré sú aktívne a schopné deliť sa.

Spermie podporuje mobilitu a aktivitu buniek a riadi množstvo procesov. Primárne interaguje s nukleovými kyselinami genómu a tým reguluje expresiu génov a ich premenu na proteíny. To zaisťuje, že bunky môžu správne rásť a deliť sa a nakoniec zomrieť. Spermie tiež zohrávajú ústrednú úlohu v dôležitom bunkovom procese nazývanom biomolekulárna kondenzácia: V tomto procese sa určité makromolekuly, ako sú proteíny a nukleové kyseliny, oddeľujú a zhromažďujú v kvapôčkovej forme v bunke, čo umožňuje, aby tam prebiehali dôležité reakcie.

V súvislosti s neurodegeneratívnymi ochoreniami, ako je Alzheimerova alebo Parkinsonova choroba, sa už predtým preukázalo, že spermín môže chrániť nervové bunky a zmierniť stratu pamäti súvisiacu s vekom. Doteraz však chýbalo presnejšie pochopenie toho, ako spermín zasahuje do procesov poškodzujúcich nervy – poznatky, ktoré by z toho mohli mať medicínsky úžitok.

Podpora pri odstraňovaní bunkového odpadu

Skupina Jinghui Luo to teraz skúmala podrobnejšie. Vedci okrem optickej mikroskopie použili aj technológiu rozptylu SAXS v PSI Synchrotron Light Source Switzerland SLS na objasnenie molekulárnej dynamiky týchto procesov. Vyšetrenia sa uskutočnili v sklenenej kapiláre (in vitro) a v živom organizme (in vivo). Ako modelový organizmus poslúžil háďatko C. elegans.

Ukázalo sa, že spermín využíva biomolekulárnu kondenzáciu na to, aby sa škodlivé bielkoviny hromadili a do určitej miery zhlukovali. To umožňuje proces nazývaný autofágia, ktorý sa bežne vyskytuje v našich bunkách: poškodené alebo nepotrebné proteíny sú zabalené do malých membránových vezikúl a bezpečne rozložené pomocou enzýmov - prakticky prirodzený proces recyklácie.

Autofágia je účinnejšia pri liečbe väčších zhlukov bielkovín. A spermín je takpovediac spojivo, ktoré drží vlákna pohromade. Medzi molekulami sú len slabo príťažlivé elektrické sily, ktoré ich organizujú, ale navzájom pevne nespájajú.“

Jinghui Luo, riaditeľ štúdií

Celé si to, hovorí Luo, možno predstaviť aj ako tanier špagiet. "Spermie je ako syr, spája dlhé tenké rezance dohromady bez toho, aby ich spájal, čo uľahčuje ich trávenie."

Hľadáte: správnu kombináciu ingrediencií

Spermie majú vplyv aj na iné choroby, vrátane rakoviny. Aj tu je potrebný výskum na objasnenie mechanizmov účinku – vtedy by prichádzali do úvahy terapeutické prístupy založené na spermíne. Okrem spermínu existuje mnoho ďalších polyamínov, ktoré plnia dôležité funkcie v organizme, a preto sú medicínsky zaujímavé. Výskum v tejto oblasti má preto veľký potenciál. „Ak lepšie pochopíme základné procesy,“ hovorí Luo, „môžeme takpovediac uvariť chutnejšie a stráviteľnejšie jedlá, pretože potom presne vieme, ktoré koreniny a v akom množstve robia omáčku obzvlášť lahodnou.“

Pri tomto hľadaní sa využíva aj umelá inteligencia, pretože dokáže na základe všetkých dostupných údajov oveľa rýchlejšie vypočítať sľubné kombinácie „zložiek omáčky“. Luo tiež poukazuje na to, že pre túto a následné štúdie sú dôležité aj časovo rozlíšené techniky merania rozptylu a zobrazovanie s vysokým rozlíšením, ktoré dokáže zobraziť takéto procesy v reálnom čase a až na subcelulárnej úrovni. Okrem PSI sú takéto metódy dostupné len v niekoľkých ďalších synchrotrónových zariadeniach na celom svete.

Zdroje: