Исследователи впервые зафиксировали ускоренное образование амилоидных белков, связанных с болезнью Альцгеймера.

Согласно прогнозам Всемирной организации здравоохранения, к 2030 году число заболевших болезнью Альцгеймера в мире увеличится до 78 миллионов, а к 2050 году достигнет 139 миллионов. Эти тревожные данные подчеркивают необходимость поиска новых методов диагностики и терапии данного нейродегенеративного заболевания.

На этом пути значительных успехов добилась международная исследовательская команда из Лимерикского университета (Ирландия) и лаборатории EMPA (Швейцария), которая смогла визуализировать процессы, происходящие на поверхности амилоидных фибрилл (структур в головном мозге, образованных олигомерами — растворимыми высокотоксичными белками для нейронов, которые собираются в плотные волокна, устойчивые к разложению) и выявить среди них особый подтип белков-суперраспространителей. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Напоминаем, что болезнь Альцгеймера характеризуется постепенным повреждением мозга и вызывает нарушения памяти, когнитивных и двигательных функций из-за воспаления, отмирания тканей и накопления амилоидных бляшек. И хотя точные причины этого нейродегенеративного заболевания до сих пор неизвестны, ранее ученые обнаружили, что у людей, прививающихся от гриппа, столбняка, полиомиелита и бешенства, частота развития соответствующего заболевания снижается в несколько раз.

Бета-амилоиды (Aβ-42) представляют собой неправильно свернутые белки, которые способствуют образованию новых олигомеров на поверхности уже существующих фибрилл в процессе вторичной нуклеации (когда зрелые фибриллы катализируют образование новых олигомеров). Команда впервые наблюдала весь процесс — от начала до конца — в реальном времени с помощью атомно-силовой микроскопии (AFM) в течение 250 часов.

Белки при этом находились в своей неизменной форме в солевом растворе (что близко к их естественной среде обитания в организме человека). Такой подход устранил риск искажения структуры и поведения белков из-за внешнего вмешательства, а новый метод визуализации впервые позволил получить изображения фибрилл с разрешением менее 10 нанометров при комнатной температуре. Ранее традиционные методы анализа могли изменять морфологию и места адсорбции белков.

Чтобы глубже понять механизмы взаимодействия олигомеров и фибрилл, полученные экспериментальные данные были дополнены методом молекулярного моделирования. Результаты выявили белки-суперраспространители, обладающие необычайно высокой каталитической активностью, которые служили центром притяжения для новых олигомеров, способствуя образованию вторичных фибрилл. Это указывает на то, что именно суперраспространители отвечают за ускоренное распространение токсичных растворимых белков в тканях мозга.

«Мы приблизились к пониманию того, как эти белки распространяются в мозге при болезни Альцгеймера. Результаты могут привести к разработке новых методов диагностики заболевания, а понимание точных механизмов формирования токсичных для нейронов олигомеров позволит создать эффективные терапевтические стратегии», — объяснил один из авторов исследования Питер Нирмалрадж (Peter Nirmalraj) из лаборатории EMPA.

Таким образом, открытие белков-суперраспространителей (и их роли в развитии заболевания) с помощью инновационного метода визуализации имеет значительные последствия для диагностики и терапии сегодня неизлечимых нейродегенеративных заболеваний.