Kan detta nyligen upptäckta protein hjälpa till att behandla Parkinsons?
Forskare har hittat ett protein som kan hjälpa till att minska aggregeringen av giftiga proteiner i hjärnan - ett kännetecken för Parkinsons sjukdom. Men erbjuder deras upptäckt nytt hopp eller bara "ett plåster?"
National Institutes of Health uppskattar att cirka 50000 personer i USA får en diagnos av Parkinsons sjukdom varje år.
Detta utbredda tillstånd kännetecknas av skakningar, långsam rörelse och nedsatt balans och koordination, bland andra symtom.
Emellertid förblir orsakerna okända och behandlingar riktar sig bara till symtomen, vilket hjälper individer att hantera detta tillstånd så gott de kan.
I hjärnan kännetecknas Parkinsons av en förbryllande funktion - aggregeringen av alfa-synuklein, ett protein som blir giftigt och stör nervvägarna när det klibbar ihop i stora mängder.
Detta inträffar när alfa-synuclein fälls ihop, det vill säga när den viks i en felaktig form som inte tillåter att den fungerar korrekt, vilket kan orsaka eller underlätta sjukdom.
Alpha-synuclein är vanligtvis närvarande vid höga nivåer i hjärnan, och det finns också i annan vävnad i mindre mängder. Ändå har forskare ingen aning om vilken roll detta protein vanligtvis spelar för att upprätthålla neural hälsa eller hur man förhindrar att det fälls fel.
Men en ny studie från Purdue University i West Lafayette, IN, har identifierat ett protein som kan minska aggregeringen av felvikta alfa-synuklein. Resultaten finns i Journal of Molecular Biology.
Hur HYPE kan minska aggregeringen
Den nya forskningen har fokuserat på den terapeutiska potentialen hos ett protein som kallas "HYPE", vilket, utredarna förklarar, är det enda Fic-protein som finns hos människor.
Fic-proteiner hjälper till att avgöra om en cell överlever eller dör när den stöter på stress, kännetecknad av felvikning av cellens proteiner.
"Eftersom HYPE spelar en så viktig roll i hur celler hanterar stress från felveckade proteiner, undrade vi om sjukdomar som härrör från proteinfelveckning sannolikt skulle behöva HYPE", förklarar huvudstudieförfattaren Seema Mattoo, Ph.D., en biträdande professor i biologiska vetenskaper vid Purdue.
Hon fortsätter: ”Vi vet att det felveckade proteinet ofta är [alfa-synuklein] vid Parkinsons sjukdom. Så vi frågade om HYPE kunde ändra [alfa-synuclein], och om så är fallet, vilka är konsekvenserna? "
I den aktuella studien - som forskarna genomförde in vitro, med hjälp av cellkulturer i laboratorieinställningar - fann de att HYPE verkligen kan verka på alfa-synuklein, vilket minskar mängden aggregering av felveckade proteiner. Forskarna kallar denna process "AMPylation."
Sedan ville teamet se om AMPylation faktiskt visade något löfte som en potentiell terapeutisk process. I Parkinsons sjukdom kan aggregerade, felveckade proteiner punktera neuronernas (hjärnceller) membran och störa deras funktion.
Mattoo och kollegor ville ta reda på om AMPylation också skulle leda till färre hål i cellens membran. För att göra det använde de en kombination av lipider för att skapa en yta som simulerade den för cellmembran.
De lade också till färgämnen i lipiderna, så om alfa-synukleinaggregat punkterade dem skulle åtgärden bli synlig genom läckt färgämne.
Efter att ha gjort det, konstaterar Mattoo, "Vi fann att mindre färgämne släpptes med det modifierade [alfa-synuklein], vilket betyder att membranet förblev mer intakt."
"Det betyder att HYPE möjligen kan ha en terapeutisk effekt på Parkinsons sjukdom", tillägger hon. Dessutom, som Mattoo och kollegor noterar i sin studiepapper, "Detta är den första rapporten som identifierar [alfa-synuclein] som ett mål för HYPE."
Går du längre än "Band-Aid?"
I ett slutligt experiment studerade Mattoo och teamet HYPE-modifierat alfa-synuklein med hjälp av ett elektronmikroskop. Detta gjorde det möjligt för dem att observera att alfa-synucleins struktur, efter att ha interagerat med HYPE, hade förändrats.
Under regelbundna omständigheter noterar forskarna alfa-synuclein-vändningar, vilket kan förklara dess potential att bilda aggregat. Men när det modifierades av HYPE tenderade proteinet att vridas mindre och bildade istället parallella strängar.
Denna nya modifiering, hävdar forskarna, kan förhindra att alfa-synuclein aggregerar lika mycket.
Medan den aktuella forskningen visar löfte om att hitta nya terapier för Parkinsons sjukdom förklarar studieförfattarna att de fortfarande har en lång väg att gå.
”Vi försöker alla använda ett band-Aid i slutet av sjukdomsprogressionen eftersom vi vet att aggregering orsakar att cellerna blir giftiga, men hur kan vi förhindra det? Det finns fortfarande mycket att förstå mekaniskt om det i samband med sjukdomar. ”
Seema Mattoo, Ph.D.
"Vi är i de tidiga stadierna [av denna forskning]," erkänner Mattoo, "men dessa resultat ger oss en ny vinkel att titta på potentiella terapier."
”Vi försöker komma på droger som kan användas för att manipulera HYPEs aktivitet. Du kan ge dem till patienter som börjar visa tecken på Parkinsons sjukdom eller som är benägna att ha aggregerat [alfa-synuklein]. Det är den riktning vi vill gå [in], förklarar forskaren.
