Menschliches Enzym könnte der Schlüssel zur Aufklärung der Alzheimer-Krankheit sein

Medikamente gegen Alzheimer (Januar 2019).

Anonim

Proteinaggregate sind das Kennzeichen einer Reihe von neurodegenerativen Erkrankungen. Neue Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift PLOS Biologie, untersucht ein menschliches Enzym, das diese störenden Plaques entwirrt.

Abnormale Proteinablagerungen (hier gezeigt) sind an einer Reihe von neurodegenerativen Zuständen beteiligt, einschließlich der Alzheimer-Krankheit.

Neurodegenerative Erkrankungen betreffen bereits Millionen von Menschen in den Vereinigten Staaten. Sie tendieren dazu, im mittleren bis späteren Leben zu streiken, und weil die Bevölkerung beginnt, länger zu leben, wird die Zahl der Fälle steigen.

Schätzungen zufolge werden in 30 Jahren in den USA 12 Millionen Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen leben.

Diese Krankheiten umfassen Alzheimer, Parkinson, Lou Gehrig-Krankheit (oder amyotrophe Lateralsklerose) und Huntington-Krankheit. Charakterisiert durch eine langsame Verschlechterung von Neuronen, verschlechtern neurodegenerative Zustände allmählich emotionale, kognitive und Gedächtnisfunktionen.

Beängstigenderweise hat keine dieser Bedingungen eine Heilung. Im Allgemeinen konzentriert sich die Behandlung nur auf die Behandlung von Symptomen und verlangsamt das Fortschreiten der Krankheit. Folglich untersuchen viele Forscher mögliche Wege, um sie anzugehen.

Von vielen neurodegenerativen Zuständen ist bekannt, dass sie einen Aufbau von Amyloid-bildenden Proteinen beinhalten. Zum Beispiel entwickeln die Gehirne von Menschen mit Alzheimer-Krankheit Aggregate von Tau-Proteinen, und diejenigen von Menschen mit Parkinson-Krankheit entwickeln Sammlungen von Alpha-Synuclein.

Kurz gesagt, Amyloide sind Proteine, die abnormal gefaltet werden, sich verklumpen und unlösliche Oligomere und Fibrillen bilden.

Amyloide, Prolin und CyP40

Die abnormen Proteinaggregationen bei neurodegenerativen Erkrankungen enthalten alle eine Aminosäure namens Prolin. Die einzigartige Struktur dieses Proteins bewirkt, dass sich die Aminosäureketten biegen, wodurch Regionen des Proteins zusammen gestapelt werden und die Bildung von Amyloid gefördert wird.

Kürzlich untersuchte ein Team von Wissenschaftlern der Universität von Südflorida in Tampa das Potenzial eines menschlichen Enzyms, den Aufbau von Proteinaggregaten bei neurodegenerativen Erkrankungen zu stören. Unter der Leitung der Professoren Jeremy Baker, Laura Blair und Chad Dickey konzentrierten sich die Forscher auf das Enzym Cyclophilin 40 (CyP40).

Während der normalen Proteinfaltung agiert CyP40 als Chaperon - dh es packt und lenkt Proline zu ihrem Ziel, erzeugt ihre ausgeprägte Kettenbiegung und unterstützt die Entwicklung von Amyloiden. Insbesondere werden Proline in sogenannten Beta-Turns gefunden, ein Kennzeichen von Aggregaten in vielen neurodegenerativen Zuständen.

Obwohl CyP40 wie bei den meisten Enzymen Teil des Problems zu sein scheint, kann es auch umgekehrt wirken; es kann die Proteine ​​durch Lösen der Beta-Windungen aufreißen und so die Aggregate entfalten.

Unter Verwendung eines Mausmodells der Alzheimer-Krankheit stellte das Team fest, dass CyP40 den Aufbau von aggregiertem Tau reduzieren und es löslicher machen könnte. Dies verhinderte die Degeneration von Neuronen und reduzierte einige der negativen kognitiven Konsequenzen. In ähnlicher Weise brach CyP40 Alpha-Synuclein, das Aggregat der Parkinson-Krankheit.

Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass dieses Enzym Aggregate in vitro abbauen kann, aber diese Befunde sind das erste Mal, dass CyP40 Amyloidproteine ​​in einem Tiermodell für neurodegenerative Erkrankungen auflösen kann.

Wie funktioniert CyP40?

In diesem Stadium ist nicht ganz klar, wie CyP40 Amyloidproteine ​​abbaut, aber die Autoren bieten zwei mögliche Erklärungen an. Entweder bindet es direkt an Prolin und entfaltet die Aggregate, oder es bindet an das Protein, bevor es aggregiert, und verhindert, dass es in der Zukunft klumpt.

Die Bedeutung dieser Ergebnisse ist klar. Obwohl mehr Arbeit nötig sein wird, um die Mechanismen bei der Arbeit zu verstehen, könnte ein Werkzeug zur Entschlüsselung der fehlgefalteten Proteine ​​bei der Behandlung von neurodegenerativen Zuständen eine entscheidende Rolle spielen.

CyP40 ist nicht das einzige Enzym, das möglicherweise verwendet werden könnte. Blair erklärt: "Der Befund, dass Cyp40 Klumpen von Tau und Alpha-Synuclein entwirren kann, legt nahe, dass es oder eines der mehr als 40 anderen menschlichen Proteine ​​mit ähnlicher Aktivität bei der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eine Rolle spielen könnte."

Erfahren Sie, wie die Unterbrechung der Protein-Interaktion die Alzheimer-Krankheit verlangsamen kann.