Белки очень важны для жизнедеятельности организма. Однако по различным причинам они повреждаются, становясь дефектными. Скопление поврежденных белковых соединений представляет собой угрозу для организма, поскольку приводит к образованию бляшек, лежащих в основе болезни Альцгеймера и некоторых других болезней. Поняв, как можно искусственно удалить такие скопления, ученые смогут изобрести новые лекарства.
Исследователи из Университета Чиба в Японии разработали способ избавления организма от «белковых отходов». Статья, посвященная этому открытию, опубликована в журнале «Journal of Cell Biology».
Содержание статьи
Как устроены белки
Белки – огромные молекулы, состоящие из сотен или тысяч аминокислот, сложенных в трехмерные цепи. При этом в каждой молекуле чётко соблюдается определенный порядок расположения аминокислот. При его нарушении белки теряют свою структуру и собираются вместе.
Такие скопления белка, называемые бляшками или фибриллами, обнаруживаются, например, в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера – возрастным слабоумием, которым страдает в мире около 50 миллионов человек и эта тенденция постоянно усиливается.
Без прогресса в профилактике и лечении этой болезни учёные предсказывают трехкратное увеличение числа заболевших к 2050 году. С белковыми нарушениями связаны и другие заболевания, например, амиотрофический склероз (БАС), которым страдал известный астрофизик Стивен Хокинг.
Что происходит с «неправильными» белками
Их уничтожением занимаются протеасомы, которые также называют «мусорными ведрами клеток». Они распознают специальные маркировки на белках, подлежащих утилизации, и расчленяют их. В клетке также есть элементы, называемые лизосомами. Они содержат пищеварительные ферменты и могут расщеплять белки и другие биомолекулы.
Но что происходит с белками, которые клетки выделяют в окружающую среду. Около 11% белковых соединений, включая белок бета-амилоид, вызывающий болезнь Альцгеймера, производятся «на экспорт», поэтому покидают клетку. Они тоже могут «портиться» из-за неблагоприятных факторов, таких, как высокая температура или колебания кислотности.
В этом случае в игру вступает белок кластерин, имеющий «сообщника» – вещество гепарансульфат. Они вместе захватывают поврежденные белки и «запихивают» их в клетки для последующей переработки. Поврежденное белковое соединение распадается на исходные компоненты, которые затем снова используются клеткой. Ускорив и усилив этот процесс, ученые смогут найти лекарство от болезни Альцгеймера и других патологий.
Опасная мутация
В некоторых случаях кластерин не справляется с возложенными на него задачами. Учёные видят причину этого явления в мутации белка, которая, согласно одной из версий, считается причиной болезни Альцгеймера. В результате неполноценный кластерин не может разрушить неправильные белковые соединения, которые откладываются в бляшки.
Эту особенность выявляют с помощью генетического анализа гена ApoE, находящегося в 19 хромосоме. Отклонение его от нормы указывает на высокий риск не только болезни Альцгеймера, но и других заболеваний, связанных с обменом веществ и выработкой белков.
Ученые планируют разработать генетически модифицированную версию кластерина, которая поможет больным с такой мутацией. Искусственный кластерин распознает поврежденные белки и отправит их на переработку. Такой препарат поможет больным с тяжёлыми заболеваниями, которые пока считаются неизлечимыми.
Источник: https://rupress.org/jcb/article-abstract/219/3/e201911126/133807/Heparan-sulfate-is-a-clearance-receptor-for?redirectedFrom=fulltext
