Študija pojasnjuje, kako lahko spermin ščiti pred Alzheimerjevo in Parkinsonovo boleznijo

Študija pojasnjuje, kako lahko spermin ščiti pred Alzheimerjevo in Parkinsonovo boleznijo

Raziskovalci na inštitutu Paul Scherrer PSI so pojasnili, kako lahko spermin – majhna molekula, ki uravnava številne procese v telesnih celicah – prepreči bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen: nekatere beljakovine naredi neškodljive tako, da deluje kot sir na testeninah in povzroči, da se zlepijo. To odkritje bi lahko pomagalo v boju proti tovrstnim boleznim. Študija je zdaj objavljena v znanstveni revijiKomunikacija v naravi.

Naša pričakovana življenjska doba se še naprej podaljšuje – in s tem pogostnost bolezni, povezanih s staranjem, vključno z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen. Te bolezni povzročajo kopičenja škodljivih beljakovinskih struktur v možganih, sestavljenih iz napačno zvitih amiloidnih proteinov. Njihova oblika spominja na vlakna ali špagete. Do danes ni učinkovite terapije, ki bi preprečila ali odpravila tovrstna kopičenja.

Toda molekula, imenovana spermin, ki se naravno pojavlja v telesu, daje upanje. Raziskovalci pod vodstvom vodje študije Jinghuija Lua iz Centra za znanosti o življenju na inštitutu Paul Scherrer PSI so s poskusi odkrili, da lahko ta snov podaljša življenjsko dobo majhnih črvov ogorčic, izboljša njihovo mobilnost v starosti in okrepi elektrarne njihovih celic - mitohondrije. Natančneje, raziskovalci so opazovali, kako spermin podpira imunski sistem telesa pri odpravljanju kopičenja amiloidnih beljakovin, ki škodujejo živcem.

Nova odkritja bi lahko služila kot osnova za razvoj novih terapij za tovrstne bolezni.

Osrednji mediator celičnih procesov

Sperma je vitalna snov za organizem. Spada med tako imenovane poliamine, ki so relativno majhne organske molekule. Sperma, ki so jo prvič odkrili pred več kot 150 leti, je dobila ime po semenski tekočini, ker se tam pojavlja v posebej visokih koncentracijah. Najdemo pa ga tudi v številnih drugih celicah v telesu – predvsem v tistih, ki so aktivne in se lahko delijo.

Spermin spodbuja mobilnost in aktivnost celic ter nadzoruje številne procese. Vzajemno vpliva predvsem na nukleinske kisline genoma in tako uravnava izražanje genov in njihovo pretvorbo v beljakovine. To zagotavlja, da lahko celice pravilno rastejo in se delijo ter na koncu odmrejo. Sperma ima tudi osrednjo vlogo v pomembnem celičnem procesu, imenovanem biomolekularna kondenzacija: v tem procesu se nekatere makromolekule, kot so beljakovine in nukleinske kisline, ločijo in zberejo v obliki kapljic v celici, kar omogoča, da tam pride do pomembnih reakcij.

V zvezi z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot sta Alzheimerjeva ali Parkinsonova bolezen, so že bili dokazi, da lahko spermin zaščiti živčne celice in ublaži starostno izgubo spomina. Doslej pa ni bilo natančnejšega razumevanja, kako spermin posega v procese, ki poškodujejo živce - znanja, ki bi lahko iz njega pridobilo medicinsko korist.

Podpora pri odpravljanju celičnih odpadkov

Skupina Jinghui Luo je zdaj to podrobneje raziskala. Poleg optične mikroskopije so raziskovalci uporabili tudi tehnologijo sipanja SAXS na PSI Synchrotron Light Source Switzerland SLS, da bi pojasnili molekularno dinamiko teh procesov. Preiskave smo izvajali v stekleni kapilari (in vitro) in v živem organizmu (in vivo). Kot modelni organizem je služila ogorčica C. elegans.

Izkazalo se je, da spermin uporablja biomolekularno kondenzacijo, da zagotovi, da se škodljive beljakovine kopičijo in do določene mere zlepijo skupaj. To omogoča proces, imenovan avtofagija, ki se rutinsko pojavlja v naših celicah: poškodovane ali nepotrebne beljakovine so zavite v majhne membranske vezikle in varno razgrajene z uporabo encimov – praktično naravni proces recikliranja.

Avtofagija je učinkovitejša pri zdravljenju večjih grudic beljakovin. In spermin je tako rekoč vezivo, ki drži niti skupaj. Med molekulami obstajajo le šibko privlačne električne sile, ki jih organizirajo, a med seboj ne povezujejo trdno.«

Jinghui Luo, vodja študija

Vse skupaj, pravi Luo, si lahko predstavljamo tudi kot krožnik špagetov. "Spermin je kot sir, ki povezuje dolge, tanke rezance, ne da bi jih zlepil skupaj, zaradi česar so lažje prebavljivi."

Iščete: pravo kombinacijo sestavin

Sperma vpliva tudi na druge bolezni, vključno z rakom. Tudi tukaj so potrebne raziskave, ki bi razjasnile mehanizme delovanja – takrat bi si lahko predstavljali terapevtske pristope na osnovi spermina. Poleg spermina obstaja še veliko drugih poliaminov, ki opravljajo pomembne funkcije v organizmu in so zato medicinsko zanimivi. Zato imajo raziskave na tem področju velik potencial. »Če bolje razumemo temeljne procese,« pravi Luo, »lahko tako rekoč skuhamo okusnejše in bolj prebavljive jedi, ker potem točno vemo, katere začimbe in v kakšnih količinah naredijo omako še posebej okusno.«

Pri tem iskanju se uporablja tudi umetna inteligenca, saj lahko na podlagi vseh razpoložljivih podatkov veliko hitreje izračuna obetavne kombinacije »sestavin omake«. Luo tudi poudarja, da so za to in nadaljnje študije pomembne tudi časovno ločene merilne tehnike sipanja in slikanje z visoko ločljivostjo, ki lahko takšne procese prikazujejo v realnem času in vse do podcelične ravni. Poleg PSI so takšne metode na voljo le v nekaj drugih sinhrotronskih obratih po vsem svetu.

Viri: