Альцгеймеріческій білок захищає від інфекцій

Протимікробні властивості альцгеймеріческого бета-амілоїдного пептиду перевірили на тваринах.

Відомо, що хвороба Альцгеймера та інші подібні нейродегенеративні захворювання починаються через те, що в нейронах мозку накопичуються білкові відкладення, через які нервові клітини починають погано працювати і в кінці кінців гинуть.

Альцгеймеріческіе бляшки в мозку миші. (Фото Enrique T / Flickr.com.)

Нитки їх молекул альцгеймеріческого бета-амілоїду, обплутують дріжджові клітини. (Фото DKV Kumar et al., Science Translational Medicine.)

<

>

Таких небезпечних білків існує цілий ряд, і в разі синдрому Альцгеймера зазвичай говорять про бета-амілоїд (який зазвичай через невеликого розміру - всього близько 40 амінокислот - називають пептидом). Він утворюється при розщепленні більшої молекули, так званого попередника бета-амілоїду.

Природно, відразу виникає питання, навіщо клітці потрібні обидва ці білка - адже було б вкрай дивно, якби їх єдиним призначенням було шкодити нейронам. Для попередника бета-амілоїду, який сидить в клітинній мембрані і здатного взаємодіяти з якимись іншими молекулами, корисні функції знайшли, але ось сам бета-амілоїд, з якого якраз і виходять білкові звалища, довгий час вважали просто метаболічним сміттям. У здоровому мозку його мало, так що логічно було б припустити, що хвороба починається з поломки сміттєприбиральної машини - бета-амілоїд накопичується і починає псувати клітці життя.

Однак поступово стали з'являтися дані про те, що і бета-амілоїд може бути корисний. Так, кілька років тому Рудольф Тенці (Rudolph Tanzi) і його колеги з Гарвардського університету і Загальноклінічної лікарні штату Массачусетс виявили, що бета-амілоїдні пептиди, як синтетичні, так і натуральні, пригнічують ріст ряду бактерій і потенційно небезпечних дріжджів Candida albicans, здатних при ослабленому імунітеті викликати кандидоз. Ефект від бета-амілоїду був такий же, як від антимікробної пептиду LL-37, що міститься в імунних клітинах лейкоцитах і макрофагах.

У новій статті, опублікованій в Science Translational Medicine , Ті ж дослідники пишуть про те, як альцгеймеріческій білок працює в живих організмах. Його антимікробні здатності відчували, по-перше, на мишах, по-друге, на черв'яків нематодах, і, по-третє, на культурі клітин. Мишей модифікували так, щоб у них в мозку синтезувалося багато людського бета-амілоїду, але щоб при тому не утворювалося патологічних відкладень - знаменитих амілоїдних бляшок. Потім в мозок тварин запускали бактерію Salmonella typhimurium.

Виявилося, що у мишей з підвищеним рівнем бета-амілоїду шанс вижити після зараження підвищувався. Працював пептид так: через ніч після появи початку інфекції у тварин з'являлися горезвісні амілоїдні бляшки, які містили в собі бактеріальні клітини. Самі по собі такі відкладення, як ми тільки що сказали, у мишей не утворювалися, і взагалі, як вважається, в разі синдрому Альцгеймера вони формуються роками, і лише потім хвороба стає явною і помітно прискорюється. У разі ж мікробного вторгнення бляшки, як бачимо, з'являються швидко, знешкоджуючи патогенні клітини.

Черв'яків нематод заражати бактерією, а дріжджами, і тут була та ж картина: черви, які після біотехнологічних маніпуляцій придбали здатність синтезувати людський бета-амілоїд, жили з дріжджовий інфекцією на 3-4 дні довше, що для короткоживучих нематод насправді досить багато . Нарешті, експерименти з клітинними культурами, які самі синтезували бета-амілоїд, показали, що альцгеймеріческій пептид не дає грибку прикріпитися до клітин, формуючи білкові нитки і утримуючи в них дріжджі. Такі ж нитки з'являлися і в шлунку черв'яків, захищаючи їх від інфекції.

Насправді, схожим чином працюють і деякі звичайні антимікробні пептиди, які використовуються імунною системою - вони як би укладають патоген в пептидную «в'язницю», щоб потім вбити. З огляду на, що бета-амілоїд як раз і відомий своєю здатністю формувати довгі тяжі (які потім в разі хвороби складаються в великі відкладення), від нього цілком можна було очікувати такої ж реакції на бактерій або на яку іншу інфекцію.

В паралель нових результатів можна згадати про те, що у поранених білків останнім часом теж стали знаходити корисні функції. Пріони і білки синдрому Альцгеймера, синдрому Паркінсона та ін. Багато в чому схожі один на одного - пріони так само гублять нервову систему, заповнюючи нейрони величезними масами злиплих білкових молекул. Однак виявилося, що саме ця їхня здатність злипатися допомагає дріжджам виживати в екстремальних умовах, а у дрозофіл пріонні комплекси підтримують довгострокову пам'ять .

І все ж, яким би корисним бета-амілоїд не був, під час хвороби з ним все одно потрібно щось робити. Ліків від нейродегенеративних розладів поки що немає, хоча багато лабораторій працюють над тим, щоб знайти засіб, який рятувало б нейрони від шкідливих білкових відкладень, удаляло б надлишок бета-амілоїду або хоча б перешкоджало б його злипання.

У світлі останніх результатів, очевидно, до такого ліків додається додаткова вимога: воно не повинно повністю видаляти бета-амілоїдних пептид з клітин і не повинно повністю пригнічувати його злипання - в іншому випадку є ймовірність, що постраждає наша антимікробний захист.