Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Болезнь Альцгеймера: как растут клубки тау?

Новое исследование в Журнале биологической химии разрушает процесс, благодаря которому клубки тау растут так же долго, как и они. Полученные результаты могут привести к новым методам лечения, направленным на образование агрегатов тау при болезни Альцгеймера.

ученый смотрит на что-то в микроскоп


Исследователи знали, что связанные с болезнью Альцгеймера тау-агрегаты состоят из небольшого количества длинных тау-фибрилл.

Одним из отличительных признаков болезни Альцгеймера являются так называемые тау-клубки. Тау — это белок, содержащийся в аксонах нервных клеток.

В частности, тау помогает формировать микротрубочки — важные структуры, которые транспортируют питательные вещества в нервные клетки.

В здоровом мозге тау-белок помогает этим микротрубочкам оставаться прямыми и сильными. Но при болезни Альцгеймера тау разрушается в совокупности, называемые клубками. Когда это происходит, микротрубочки больше не могут поддерживать транспорт питательных веществ и других необходимых веществ в нервных клетках, что в конечном итоге приводит к гибели клеток.

Насколько токсичны и вредны эти тау-клубки и как далеко они могут распространяться, зависит от их длины. Однако до сих пор ученые не знали, почему некоторые клубки тау длиннее других при болезни Альцгеймера или как эти агрегаты растут так долго.

Но теперь ученые из Университета штата Огайо в Колумбусе разработали математическую модель, которая помогла им объяснить, какие биологические процессы лежат в основе образования тау-клубков.

Новое исследование, проведенное Кэрол Хьюзби, Джеффом Куретом и Ральфом Бундшу, объясняет, как клубки растут и достигают различной длины.

Как удлинены тау-фибриллы

Huseby и коллеги начали с базовой двухступенчатой ​​модели агрегации тау. Первый этап состоит из двух тау-белков, медленно связывающихся вместе, а второй этап включает дополнительные молекулы тау, присоединяющиеся к двум белкам.

Исследователи расширили эту базовую модель, включив в нее дополнительные способы поведения тау-фибрилл. Ученые ранее описывали фибриллы как «распутанные клубки».

Измененная модель предсказывает, что тау-белок распадется на несколько коротких фибрилл. Однако исследователи знали, что под микроскопом в тау-клубках обнаруживаются длинные, а не короткие фибриллы.

Итак, пытаясь объяснить несоответствие между тем, что предсказывала модель, и микроскопической реальностью, исследователи задались вопросом, соединяются ли более короткие фибриллы вместе, образуя длинные фибриллы, аналогично наращиванию волос.

Дальнейшие эксперименты, в ходе которых ученые обозначили тау-фибриллы флуоресцентными цветами, показали, что действительно длинные фибриллы состоят из более коротких фибрилл разного цвета, которые соединились на концах.

Насколько известно авторам, эти результаты впервые показывают, что тау-фибриллы могут увеличиваться в размерах, добавляя больше, чем один белок за раз. Скорее, более короткие фибриллы могут прикрепляться друг к другу, быстрее растягивая фибриллу.

Соавтор исследования Курет объясняет, что результаты могут пролить свет на то, как тау-клубок — и неявно само заболевание — может распространяться из одной клетки в другую. По его словам, после того, как длинная фибрилла «разбита на маленькие кусочки, они могут распространяться, облегчая их перемещение из клетки в клетку».

Кроме того, говорят исследователи, полученные данные помогают выяснить, как тау-фибриллы могут расти до сотен нанометров в длину. Кроме того, такие знания могут привести к появлению нового класса лекарств, которые могут остановить агрегацию тау.

В будущем ученые планируют изменить свою модель, чтобы учесть многие нюансы, которые делают белок тау таким сложным. Например, в этой серии экспериментов использовался только один тип тау, но существует шесть изоформ белка. Кроме того, химические процессы, такие как фосфорилирование, могут еще больше изменить структуру белка.