Ученые из Токийского столичного университета выяснили, что образование патологических фибрилл тау-белка при болезни Альцгеймера начинается не сразу, а проходит через промежуточную стадию — формирование крупных рыхлых кластеров. Если разрушить эти временные структуры, фибриллы фактически перестают образовываться. Работа опубликована в журнале Neuroscience Research (NR).
Болезнь Альцгеймера до сих пор остается одной из самых трудноизучаемых и плохо поддающихся терапии нейродегенеративных патологий. Традиционно механизмы ее развития анализируют с позиций биологии и фармакологии. Однако из-за сложности процесса к поиску решения все чаще подключаются и другие дисциплины.
Команда профессора Рэй Куриты применила физику полимеров, чтобы разобраться, как именно тау-белок превращается в жесткие токсичные нити, нарушающие работу нейронов. В мире полимеров хорошо известно: многие молекулы кристаллизуются не по одному звену, а создают промежуточные рыхлые структуры, которые затем перестраиваются в жесткий кристалл. Ученые предположили, что с тау-белком может происходить то же самое.
Эксперименты подтвердили эту гипотезу. В растворах тау-белка появлялись крупные кластеры размером в десятки нанометров — именно они становились «зародышами» будущих фибрилл. Наблюдать эти структуры удалось с помощью малоуглового рентгеновского рассеяния и флуоресцентных методов. Оказалось, что такие кластеры неустойчивы: изменить концентрацию хлорида натрия — и они полностью исчезают.
Растворы, где эти кластеры растворялись, почти не образовывали фибрилл. Исследователи объясняют это тем, что увеличение количества солей усиливает электростатическое экранирование. Заряженные молекулы — например, тау и гепарин, который ускоряет агрегацию — хуже взаимодействуют, и образование кластеров становится практически невозможным.
Работа группы Куриты предлагает новый подход к терапии нейродегенеративных заболеваний. Вместо попыток разрушить уже сформированные патологические фибриллы можно вмешиваться на самой первой стадии — блокировать образование временных кластеров, без которых дальнейшая агрегация не запускается.
По мнению авторов, это может стать отправной точкой для создания принципиально новых препаратов не только против болезни Альцгеймера, но и других нарушений, связанных с патологической агрегацией белков, включая болезнь Паркинсона.
Ранее был назван простой способ выявить первые признаки деменции.