Біохіміки синтезували людський тау-білок. Це допоможе вивчати хворобу Альцгеймера

29 квітня 2025 р. 23:16

29 квітня 2025 р. 23:16

Біохіміки створили в лабораторії синтетичну версію людського тау-білка, накопичення якого в клітинах призводить до деменції та хвороб Альцгеймера й Паркінсона. Як і природний аналог, синтетичний тау-білок спричиняв перетворення нормальних білків на патологічні скупчення, як це роблять пріони. Дослідники сподіваються, що така модель допоможе вивчати нейродегенеративні захворювання та випробовувати ліки від них на клітинному рівні. Свої результати вони опублікували в журналі Proceedings of that National Academy of Sciences .

Скупчення синтетичного тау-білка в тканинах (зліва) і модель його структури в згорнутому вигляді (справа). Han et al. / PNAS, 2025

Що спільного в тау-білка та пріонів?

Як пріони , які викликають руйнування тканин мозку в людей із хворобою Куру чи Кройцфельда — Якоба, так і тау-білок , пов’язаний із хворобами Альцгеймера та Паркінсона, є присутніми у мозку здорових людей, де виконують свої функції. Наприклад, науковці нещодавно з’ясували, що тау-білки здатні захищати мозок від токсичних продуктів окиснення жирів. Утім у разі контакту з неправильно згорнутим білком тау-білок, як і пріони, теж перетворюється на неправильно згорнутий. Це вважають однією з головних причин погіршення пам’яті в людей із деякими видами деменції та хворобою Альцгеймера.

Основною різницею між пріонами та тау-білком є те, що пріони є інфекційними агентами, тобто здатні передаватися від однієї людини іншій або навіть від тварини до людини та викликати хвороби. Водночас що запускає процес неправильного згортання тау-білка поки невідомо, хоча науковці з’ясували, що такі білки можуть переміщатися між нейронами через зв’язки-синапси, що подібно на поширення пріонів у мозку. Щоб краще дослідити процес накопичення тау-білка, дослідники з Університету Каліфорнії в Санта-Барбарі вирішили створити синтетичний тау-білок, якому зможуть надавати потрібних їм характеристик.

Як досліджували синтетичний людський тау-білок?

Науковці розробляли синтетичну мінімальну функціональну форму тау-білка, тобто вкорочену його частину, яка все ж поводилася б як справжній білок, зокрема збиралася б у довгі скупчення неправильно згорнутого білка, звані фібрилами. Вони знайшли коротку послідовність із 19 амінокислот, яка відповідала таким вимогам і назвали її пептидом jR2R3. Саме ця частина тау-білка містить мутацію P301L, яку знаходять у людей із деменцією та іншими пов’язаними з цим білком хворобами.

Пептид jR2R3 виявився здатним не лише формувати фібрили з подібних собі пептидів, але й виступати як зерно, що спричиняє неправильне згортання повноцінних людських тау-білків. За допомогою електронного мікроскопа науковці підтвердили, що саме мутація в пептиді jR2R3 спричиняє таке накопичення тау-білка, як у людей із нейродегенеративними захворюваннями. Також завдяки дослідженню на пептидах дослідники з’ясували, що ця мутація призводить до організації молекул води навколо пептидів таким чином, що ці молекули спонукають окремі пептиди збиратися в чітко організовану структуру — фібрилу.

Як нові знання повпливають на лікування пов’язаних із тау-білком хвороб?

Науковці планують надалі досліджувати отриманий ними синтетичний тау-білок, щоб з’ясувати, які саме нейродегенеративні хвороби найкраще вивчати з його допомогою. Оскільки вони підтвердили залученість мутації P301L у формуванні фібрил із тау-білка, майбутні терапії можуть бути спрямовані на блокування цієї мутації. Крім цього, дослідники хочуть знайти спосіб зупиняти патологічне скупчення тау-білка вже після того, як у клітинах з’явилися перші неправильно згорнуті білки. Це допоможе сповільнювати прогресування нейродегенеративних хвороб, особливо у старшому віці чи після травм голови.

Як борються з накопиченням тау-білка в клітинах

☕️ Запобігати формуванню в клітинах тау-білка та утворенню фібрил зміг екстракт еспресо. Це може пояснити, чому споживання кави знижує ризик хвороби Паркінсона.

👃 Для очищення клітин мозку від скупчень тау-білка науковці розробили носовий спрей з антитілами, які потрапляють до мозку через нюховий нерв.

🧠 Хоча ксенон є інертним газом і не мав би взаємодіяти з тау-білком, він допоміг зменшити накопичення тау-білка та бета-амілоїду в мозку мишей, а також знизити рівень запалення.

Наука