Это признак болезни Альцгеймера: токсичные фрагменты белков, известные как бета-амилоид, образуют нейрофибриллярные клубки между нейронами в головном мозге человека. Нейроны сами вырабатывают бета-амилоид, и по причинам, до сих пор полностью непонятны, его накопления, в конечном счете, способствуют потере памяти, изменениям личности и другим симптомам, от которых часто страдают пациенты с этим дегенеративным заболеванием.

клетки с признаками болезни

Внутри клеток с признаками болезни Альцгеймера, исследователи обнаружили высокие концентрации WAVE1 и белка-предшественника бета-амилоида внутри аппарата Гольджи – органеллы, в которой белки упаковываются для транспортировки. Они изображены в клетке в виде ярких, желтых скоплений.

Новое исследование ученых из Университета Рокфеллера и их коллег выявило ряд естественно происходящих молекулярных шагов – известных как сигнальный путь – которые могут ослабить производство бета-амилоида. Эти результаты, сообщенные 17 августа 2015 года в журнале Nature Medicine, предлагают новый путь в поисках лечения болезни Альцгеймера.

«Наше открытие сконцентрировано на белке под названием WAVE1, который, как мы обнаружили, является важным для выработки бета-амилоида. Снижение WAVE1, кажется, оказывает защитный эффект против заболевания, — говорит автор исследования Пол Грингард, профессор и руководитель Лаборатории молекулярной и клеточной нейронауки. – Когда уровни бета-амилоида растут, наблюдается сопутствующий рост уровня другой молекулы, – AICD, — которая уменьшает экспрессию WAVE1. Это имеет влияние на снижение выработки бета-амилоида».

«Ориентируясь на шаги внутри этого недавно открытого сигнального пути, — добавил он, — можно будет разработать препараты для снижения бета-амилоида, которые потенциально могут быть использованы для лечения или профилактики болезни Альцгеймера».

WAVE1, как известно, помогает в создании нитей белка под названием актин, который служит основным компонентов клеточных структур. В текущем исследовании, ученые, включая первого автора Иларию Цеглия, изучили уровни WAVE1 у мышиных и клеточных моделях болезни Альцгеймера и обнаружили, что они были необычно низкими. Исследование, проведенное с помощью сотрудников Колумбийского Университета, обнаружило, что это также наблюдалось и в мозге пациентов с этим заболеванием.

Для того, чтобы лучше изучить взаимоотношения между бета-амилоидом и WAVE1, исследователи протестировали головной мозг и воспоминания мышей, генетически измененных для выработки высоких уровней бета-амилоида и различных уровней WAVE1. Они обнаружили дозозависимый эффект: мозг мышей с низкими уровнями WAVE1 вырабатывали меньше бета-амилоида, и эти животные лучше выполняли тесты памяти.

Далее, ученые захотели узнать, как WAVE1 влияет на выработку бета-амилоида. Предшественник этого белка сам по себе не является вредным и в норме не превращается в продукты, повреждающие мозг. Однако иногда предшественник перерабатывается таким образом, что вырабатывает бета-амилоид, способствующий болезни Альцгеймера.

Исследователи обнаружили высокие уровни и предшественника амилоида, и WAVE1 в аппарате Гольджи внутри клеток, который действует в роли отдела доставки. Здесь белки упаковываются, до того, как они будут отправлены в разные части клетки. В случае белка предшественника амилоида, его первым пунктом назначения является наружная клеточная мембрана. Отсюда, он перемещается в отделы внутри клетки, где превращается в бета-амилоид.

Поскольку образование структурных волокон имеет решающее значение для процесса, при котором транспортные везикулы отсоединяются и покидают аппарат Гольджи, исследователи заподозрили роль, которую играет WAVE1. Их эксперименты показали взаимодействие между WAVE1 и белком-предшественником амилоида, и подтвердили, что WAVE1 является посредником образования транспортные везикул, содержащих белок-предшественник амилоида.

«Результатом является отрицательная обратная связь, — говорит ответственный автор Юн Ким. – Большее количество бета-амилоида приводит к большему количеству AICD. Наши эксперименты показали, что AICD перемещается в ядро, где снижает экспрессию WAVE1. Меньшее количество WAVE1 приводит к тому, что меньшее количество белка-предшественника амилоида перемещается к мембране для преобразования в бета-амилоид. При болезни Альцгеймера, эта отрицательная обратная связь, кажется, теряет свое защитное влияние, и следующим заданием для нас будет выяснить, почему и как это происходит».