Международная команда под руководством Кембриджского университета обнаружила, что кальций может опосредовать взаимодействие между небольшими мембранными структурами внутри нервных окончаний, которые важны для передачи нейрональных сигналов в головном мозге, и альфа-синуклеином, белком, связанным с болезнью Паркинсона. Избыточный уровень кальция или альфа-синуклеина может быть тем, что запускает цепную реакцию, которая приводит к гибели клеток мозга.
Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, представляют собой еще один шаг к пониманию того, как и почему у людей развивается болезнь Паркинсона. По данным благотворительной организации Parkinson’s UK, каждый 350 взрослый в Великобритании — примерно 145 000 человек — в настоящее время страдает этим заболеванием, но пока оно остается неизлечимым.Болезнь Паркинсона — одно из ряда нейродегенеративных заболеваний, возникающих, когда природные белки складываются в неправильную форму и слипаются с другими белками, в конечном итоге формируя тонкие нитевидные структуры, называемые амилоидными фибриллами.
Эти амилоидные отложения агрегированного альфа-синуклеина, также известные как тельца Леви, являются признаком болезни Паркинсона.Любопытно, что до сих пор не было ясно, что на самом деле альфа-синуклеин делает в клетке: почему он там и для чего предназначен.
Он участвует в различных процессах, таких как плавный поток химических сигналов в головном мозге и движение молекул в нервные окончания и из них, но как именно он себя ведет, неясно.«Альфа-синуклеин — это очень маленький белок с очень небольшой структурой, и он должен взаимодействовать с другими белками или структурами, чтобы стать функциональным, что затрудняет изучение», — сказал старший автор доктор Габриэле Камински Ширле из Кембриджского отделения Химическая инженерия и биотехнология.Благодаря методам микроскопии сверхвысокого разрешения теперь можно заглянуть внутрь клеток, чтобы наблюдать за поведением альфа-синуклеина. Для этого Камински Ширле и ее коллеги выделили синаптические пузырьки, часть нервных клеток, которые хранят нейротрансмиттеры, которые посылают сигналы от одной нервной клетки к другой.
В нейронах кальций играет роль в высвобождении нейромедиаторов. Исследователи заметили, что при повышении уровня кальция в нервных клетках, например, при передаче сигналов нейронами, альфа-синуклеин связывается с синаптическими пузырьками в нескольких точках, заставляя пузырьки сближаться. Это может указывать на то, что нормальная роль альфа-синуклеина — помогать химической передаче информации по нервным клеткам.«Мы впервые видим, что кальций влияет на то, как альфа-синуклеин взаимодействует с синаптическими пузырьками», — сказал д-р Джанин Лаутеншльгер, первый автор статьи. «Мы думаем, что альфа-синуклеин почти похож на сенсор кальция.
В присутствии кальция он меняет свою структуру и то, как он взаимодействует с окружающей средой, что, вероятно, очень важно для его нормального функционирования».«В клетке существует прекрасный баланс кальция и альфа-синуклеина, и когда одного или другого слишком много, баланс нарушается и начинается агрегация, что приводит к болезни Паркинсона», — сказал соавтор исследования доктор Эмберли Стивенс. .Дисбаланс может быть вызван генетическим удвоением количества альфа-синуклеина (дупликация гена), возрастным замедлением распада избыточного белка, повышенным уровнем кальция в нейронах, чувствительных к болезни Паркинсона, или связанное с этим отсутствие буферной способности кальция в этих нейронах.
Понимание роли альфа-синуклеина в физиологических или патологических процессах может помочь в разработке новых методов лечения болезни Паркинсона. Одна из возможностей заключается в том, что лекарственные препараты-кандидаты, разработанные для блокирования кальция, например, для использования при сердечных заболеваниях, также могут иметь потенциал против болезни Паркинсона.