Исследователи из НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского и факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ выявили, что отдельные фрагменты прионного белка могут как предотвращать, так и ускорять образование токсичных агрегатов, связанных с нейродегенеративными заболеваниями. Работа дает новые возможности для разработки стратегий лечения прионных болезней и синуклеинопатий, таких как болезнь Паркинсона. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (грант № 24-44-20003), опубликованы в международном журнале Q1 Biochimie.
Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона, Альцгеймера и прионные инфекции, во многом связаны с накоплением в мозге неправильно свернутых белков, образующих токсичные амилоидные агрегаты. Особый интерес для науки представляет взаимодействие между разными классами таких белков, например, прионного белка (PrP) и альфа-синуклеина (α-syn), ключевого игрока в развитии болезни Паркинсона. Однако данных о таких взаимодействиях накоплено недостаточно, и они зачастую противоречивы.
Ученые Московского университета провели исследование, позволяющее понять, как отдельные части прионного белка — его N- и C-концевые фрагменты — влияют на процессы амилоидного преобразования как самого прионного белка, так и альфа-синуклеина.
«В нервной ткани в результате естественного протеолиза постоянно образуются фрагменты прионного белка. Мы хотели выяснить, какую роль они играют: являются ли они “союзниками” в борьбе с болезнью, препятствуя агрегации, или, наоборот, усугубляют патологический процесс», — комментирует София Кудрявцева, ведущий автор статьи, научный сотрудник отдела биохимии животной клетки НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.
В ходе работы исследователи выделили и изучили свойства N-концевого (аминокислоты 23–124) и C-концевого (аминокислоты 103–234) фрагментов овечьего прионного белка. Оказалось, что изолированный C-концевой фрагмент, хотя и содержит больше бета-структур (то есть ближе к патологической конформации), чем полноразмерный белок, но обладает пониженной способностью к образованию амилоидных фибрилл. В то же время N-концевой фрагмент не только сам не формирует фибриллярных структур, но и подавляет амилоидную трансформацию полноразмерного прионного белка.
Еще более интригующим оказалось влияние прионного белка на альфа-синуклеин. Ученые обнаружили, что полноразмерный PrP, его N-концевой фрагмент и даже зрелые фибриллы PrP резко ускоряют агрегацию как нормального альфа-синуклеина, так и его мутантной формы A53T, связанной с ранним развитием паркинсонизма. Однако ускорение не приводило к образованию типичных длинных структурированных фибрилл. Вместо этого формировались отдельные разнородные агрегаты.
Полученные данные имеют важное значение для понимания механизмов сочетанного развития различных нейродегенеративных патологий. Например, ускорение агрегации альфа-синуклеина под действием следовых количеств прионных фибрилл может объяснять случаи совместного проявления болезней. Кроме того, этот эффект предлагается использовать для создания новых методов диагностики нейродегенеративных заболеваний на основе сведений о взаимном влиянии разных амилоидогенных белков на их патологическую трансформацию.
«Наше исследование показывает двойственную роль фрагментов прионного белка в нейродегенеративных процессах. С одной стороны, N-концевой фрагмент — потенциальный “защитник” от прионных болезней. С другой, он же и другие формы PrP могут усугублять патологию при болезни Паркинсона, влияя на альфа-синуклеин. Это сложная картина, которую необходимо учитывать при разработке будущих терапевтических подходов, а также новых методов диагностики нейродегенеративных заболеваний», — резюмирует профессор Владимир Муронец, заведующий отделом животной клетки НИИФХБ МГУ.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: armmypicca / ru.123rf.com
