Исследователи Кельнского университета нашли новый подход к лечению нейродегенеративных заболеваний человека, особенно болезни Гентингтона.
В исследовании ученые показали, что синтетический фермент, полученный из растений — пептидаза, обрабатывающая строму (SPP), — уменьшает слипание белков, ответственных за патологические изменения на моделях болезни Гентингтона в клетках человека и круглого червя нематоды. Исследование опубликовано в журнале Nature Aging.
Болезнь Гентингтона — это наследственное прогрессирующее нейродегенеративное заболевание нервной системы, которое неизбежно приводит к инвалидизации пациентов и преждевременной смерти. Эта патология нарушает работу мозга, из-за чего у человека возникают проблемы с мышлением, поведением, эмоциями и движениями. Она относится к так называемым полиглутаминовым заболеваниям, вызванным многократным повторением аминокислот глутамина в определенных белках. Чрезмерное количество повторов этой аминокислоты может вызывать агрегацию белков или их накопление во вредных белковых отложениях, что приводит к клеточной дисфункции и гибели.
В недавнем исследовании группа ученых решила подойти к решению проблемы болезни Гентингтона с нестандартной стороны — посмотреть как растения накапливают эти белки и справляются с их излишками. Чтобы изучить, как растения справляются с агрегацией токсичных белков, авторы работы ввели в растения токсичный мутантный белок гентингтин, который вызывает гибель клеток в нейронах человека. В отличие от моделей на животных и человеке, они обнаружили, что растения Arabidopsis thaliana активно удаляют скопления белка гентингтина и избегают вредных воздействий. Авторы работы установили, что растения поразительно устойчивы к стрессу и не подвержены заболеваниям, связанным с токсичной агрегацией или скоплением белков. Они воспроизводят сотни белков, содержащих повторы глутамина, но каких-либо патологий, вызванных этими факторами, исследователи не заметили.
«Мы были удивлены, увидев растения полностью здоровыми, несмотря на то, что они генетически вырабатывали токсичный человеческий белок. Экспрессия мутантного гентингтина в других исследовательских моделях, таких как культивируемые клетки человека, мыши и черви-нематоды, вызывает вредные эффекты и симптомы заболевания», — рассказал Дэвид Вильчес из Кельнского университета.
Далее исследователи хотели выяснить, как растения избегают токсической агрегации мутантного гентингтина. Действительно, ученые обнаружили, что хлоропласты, специфические для растений органеллы, которые осуществляют фотосинтез, приводили к тому, что в растениях не образуется токсичных белковых отложений. Из них был выявлен особый белок — пептидаза, обрабатывающая строму (SPP). Исследователи воспроизводили SPP растений на моделях болезни Гентингтона на культурах клеток и на червях-нематодах. В результате скопления белка и симптомы заболевания уменьшались. Таким образом, результаты этого открытия открывают дверь для тестирования SPP в качестве потенциальной терапии болезни Гентингтона.
Данные, полученные в результате исследования, могут применяться в разработке новых терапевтических стратегий в борьбе с различными заболеваниями. Как отмечают сами ученые, молекулярные механизмы растений являются ключом к открытию новых лекарств, которые могут предотвращать болезни человека, а сам подходы этих исследований в дальнейшем приведет к значительным успехам.
Автор: Анна Гуль