گامی به سوی درمان آلزایمر
به گزارش جماران[1] به نقل از مجله پزشکی: پروتئین تاو (Tau) یک بیومولکول است که در سلول های عصبی (نورون ها) یافت می شود. این پروتئین با کمک به مونتاژ و تثبیت میکروتوبول‌ها، لوله‌های کوچکی که چارچوب ساختاری درون سلول‌ها را تشکیل می‌دهند و در فرآیندهای سلولی مختلف درگیر هستند، در حفظ ساختار و پایداری سلول‌های عصبی نقش مهمی ایفا می‌کند.
«مینی-پریون» جدید از قطعه‌ی کوتاهی از پروتئین تاو تشکیل شده است که توانایی منحصر به فردی در موارد زیر دارد: این پروتئین خود را به شکل نادرستی تا می‌زند، به صورت رشته‌های نازک و فیبر مانند جمع می‌شود و این تغییر شکل را به سایر پروتئین‌های سالم منتقل می‌کند، درست مانند پریون‌های معمولی.
پروتئین‌های بدتاخورده، مشابه پریون‌ها، عامل اصلی ایجاد گروهی از بیماری‌های عصبی، به‌ویژه بیماری آلزایمر، هستند.
این بیماری‌ها با تجمع غیرطبیعی پروتئین تائوی بدشکل در مغز مشخص می‌شوند که منجر به وخامت عملکرد عصبی می‌شود.
به گفته محققان، توسعه یک نسخه مصنوعی مینیاتوری از پروتئین کامل تاو انسانی، دریچه‌ای به سوی طراحی ابزارهای تشخیصی و درمانی اختصاصی‌تر و مؤثرتر برای این بیماری‌ها می‌گشاید، بیماری‌هایی که مدت‌هاست پزشکی مدرن را به چالش کشیده‌اند.
دانشمندان همچنین نقش پنهان اما محوری آب اطراف پروتئین را کشف کرده‌اند. نشان داده شده است که یک جهش ژنتیکی رایج که معمولاً برای مدل‌سازی بیماری‌های نورودژنراتیو استفاده می‌شود، ساختار آب اطراف یک پروتئین را کمی تغییر می‌دهد و به تحریف ساختاری آن کمک می‌کند.
این مطالعه که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر خواهد شد، نشان می‌دهد که تغییر در آرایش مولکول‌های آب ناشی از جهش، به نگه‌داشتن پروتئین‌ها در کنار هم کمک می‌کند و به ساخت فیبرهای پاتولوژیکی که مشخصه این اختلالات عصبی هستند، کمک می‌کند.
پیشرفت به سوی درک بیماری‌های پیچیده
«سونجی هان»، نویسنده اصلی این مطالعه و استاد شیمی در دانشگاه نورث وسترن، گفت: «طیف بیماری‌های دژنراتیو مرتبط با تائو بسیار گسترده است و از انسفالوپاتی تروماتیک مزمن در بازیکنان فوتبال گرفته تا دژنراسیون کورتیکوباسال و فلج فوق هسته‌ای پیشرونده را شامل می‌شود.» «ایجاد قطعاتی از پروتئین تاو که می‌توانند ساختار فیبری و بدشکلی خاص هر بیماری را تکرار کنند، پیشرفت بزرگی در درک ما از این بیماری‌های پیچیده است.»
در بیشتر بیماری‌های نورودژنراتیو، پروتئین‌های سالم پس از تماس با رشته‌های پروتئین‌های بدتاخورده، شروع به تاخوردگی نادرست می‌کنند و منجر به یک واکنش زنجیره‌ای می‌شوند که پروتئین‌های بیشتر و بیشتری را به حالت پاتولوژیک تبدیل می‌کند.
اگرچه این رفتار شبیه پریون‌های معمولی است، اما برخلاف بیماری‌های پریون واقعی مانند بیماری کروتزفلد-یاکوب، خطر عفونت مستقیم بین افراد را ایجاد نمی‌کند.
پروتئین تاو
تاکنون، آسیب‌شناسی‌های تاو تنها پس از مرگ بیمار، زمانی که مغز آنها با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری کرایو-الکترون برای تشخیص فیبرهای ناقص تجزیه و تحلیل می‌شد، می‌توانست به طور دقیق تشخیص داده شود.
برای غلبه بر پیچیدگی پروتئین کامل تاو، تیم تحقیقاتی تنها بخش کوچکی از آن را توسعه دادند که آن را jR2R3 نامیدند، با طولی بیش از ۱۹ اسید آمینه و شامل جهش P301L که در بیماری‌های تاو رایج است.
جهش P301L یک تغییر ژنتیکی در پروتئین تاو است که در آن اسید آمینه پرولین در موقعیت 301 با اسید آمینه لوسین جایگزین می‌شود.
این جهش با چندین بیماری عصبی مانند بیماری آلزایمر و فلج پیشرونده فوق هسته‌ای مرتبط است، زیرا پروتئین تاو را مستعد تاخوردگی نادرست و تجمع در فیبریل‌های پاتولوژیک می‌کند و روند از بین رفتن نورون‌ها و وخامت عملکرد مغز را تسریع می‌کند.
این بخش مینیاتوری که توسط دانشمندان طراحی شده است، توانایی تشکیل فیبریل‌های پاتولوژیک و عمل به عنوان "دانه" برای تحریک تغییر شکل پروتئین‌های تاو سالم را نشان داده است. هان می‌گوید این تیم توانست یک نسخه مینیاتوری ایجاد کند که «هر کاری را که پروتئین کامل انجام می‌دهد، از جمله کاتالیز کردن، تجمع و حتی بازسازی پروتئین‌های دیگر، انجام می‌دهد».
تصویربرداری کرایو-الکترون تأیید کرد که جهش P301L در نوع خاصی از تاخوردگی نادرست که اغلب در مغز بیماران مشاهده می‌شود، نقش دارد و نقش محوری این جهش را در تغییر رفتار ساختاری پروتئین نشان می‌دهد.
این مطالعه جنبه‌ی شگفت‌انگیزی را آشکار کرد: نه تنها پروتئین تغییر می‌کند، بلکه آب اطراف آن نیز تغییر می‌کند. «آب ممکن است مایع و آشفته به نظر برسد، اما در واقع از آنچه فکر می‌کنیم سازمان‌یافته‌تر است!» هان می‌گوید. تغییر در ساختار آب به نگه‌داشتن الیاف در کنار هم کمک می‌کند، درست همانطور که چسب، تکه‌های چوب را در کنار هم نگه می‌دارد.
این نتایج نشان می‌دهد که آب ساختاریافته، رشته‌های پروتئین را در کنار هم نگه می‌دارد و به آنها اجازه می‌دهد تا روی هم انباشته شوند و در یک سری از تاخوردگی‌های نادرست مداوم شرکت کنند.
این تیم تحقیقاتی قصد دارد این پروتئین‌های مصنوعی شبیه پریون را بیشتر مطالعه کند و پتانسیل آنها را در توسعه ابزارهای تشخیصی و درمانی جدید برای مبارزه با بیماری‌های تاو بررسی کند.
References
- ^به گزارش جماران (www.jamaran.news)
Authors: صاحب‌خبران - جدیدترین و آخرین اخبار ایران و جهان - علمی-فناوری