Полиcерин и разрушение мозга

Новое исследование раскрывает неожиданного «сообщника» болезней мозга — длинные повторяющиеся цепочки аминокислоты серина, так называемые полисериновые домены. Ученые выяснили, что эти цепи способны разрушать нейроны и усиливать патологические слипшиеся белки, связанные с болезнями вроде Альцгеймера. Работа была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Чтобы понять, почему это важно, нужно вспомнить о белке tau. В здоровом мозге он поддерживает внутренний «скелет» нейронов, помогая клетке перемещать вещества. Но при заболеваниях группы тауопатий — к ним относится и болезнь Альцгеймера — tau перестает выполнять свою работу, изменяется химически и слипается в токсичные клубки. Эти клубки душат нейрон, в итоге убивая его.

Ранее исследователи замечали, что рядом с этими клубками часто появляются другие белки — с длинными сериновыми повторами. Такие повторы встречаются и при наследственных болезнях, например при Хантингтонe или спиноцеребеллярной атаксии 8 типа. Но неизвестно было, вредят ли сами полисерины или просто присутствуют рядом.

Меган Ван Олстайн и Рой Паркер из Университета Колорадо решили выяснить это. С помощью безвредного вирусного носителя они заставили мозг новорожденных мышей производить белок с хвостом из 42 молекул серина.

Мыши с этим белком росли хуже. Они были легче обычных, хуже двигались и теряли координацию. В тесте rotarod — когда мышь держится на вращающемся стержне — такие животные падали в разы быстрее. В поведенческом лабиринте они выбирали опасные открытые участки, будто потеряв инстинкт самосохранения. В тесте на память они почти не запоминали контекст, который должен вызывать страх.

Исследование мозга показало массовую гибель клеток Пуркинье — крупных нейронов мозжечка, отвечающих за движение. Их почти полностью уничтожали полисерины. В мозге также фиксировалось воспаление и скопления полисерина в ядрах клеток, где он образовывал крупные токсичные сгустки.

После этого ученые перешли к главному вопросу — влияет ли полисерин на tau? У мышей, у которых уже был мутантный человеческий tau, добавление полисерина ускорило нейродегенерацию. Такие животные умирали заметно быстрее. В их мозге оказалось больше «фосфорилированного» и нерастворимого tau — форм, которые образуют жесткие токсичные клубки.

Более того, tau в мозге этих животных лучше «заражал» здоровый tau, заставляя его сворачиваться неправильно. Это означает, что полисерин делает патологию tau агрессивнее и заразнее для соседних клеток.

Чтобы понять, уникален ли серин, ученые сравнили его с другими повторяющимися цепями — полиаланином и полиглутамином. В культурах человеческих нейронов только полисериновая цепь притягивала tau и ускоряла его агрегацию.

Авторы отмечают: в исследовании клетки вынуждали производить слишком много полисерина, что может отличаться от естественных условий. Однако факт остается — полисериновые домены сами по себе токсичны и усиливают тауопатии.

Если удастся блокировать взаимодействие tau и полисерина, это может стать новым направлением терапии болезней мозга. Как отметил Паркер, чтобы бороться с такими заболеваниями, нужно останавливать агрегацию tau как можно раньше.