Израильские ученые нашли новый способ борьбы с токсичными белками при болезнях Альцгеймера и Хантингтона

Исследователи Еврейского университета Иерусалима обнаружили клеточный механизм, который помогает организму избавляться от опасных белковых скоплений. В экспериментах его регулирование уменьшало проявления нейродегенеративных нарушений и продлевало жизнь лабораторным организмам

Одна из главных причин развития нейродегенеративных заболеваний связана с накоплением неправильно свернутых белков. Со временем они образуют токсичные скопления, которые нарушают работу клеток и могут приводить к их гибели.

Ученые Еврейского университета Иерусалима обнаружили механизм, который может помочь организму эффективнее бороться с такими белками. Исследователи выяснили, что изменение активности клеточного процесса под названием UFMylation (УФМилирование) усиливает естественную систему очистки клеток от поврежденных молекул.

В экспериментах это позволило уменьшить токсическое воздействие белков, связанных с болезнями Альцгеймера и Хантингтона, а также увеличить продолжительность жизни лабораторных организмов.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications.

Почему с возрастом клетки перестают справляться с опасными белками

В здоровом организме постоянно работают механизмы контроля качества белков. Они помогают молекулам принимать правильную форму, распознают поврежденные структуры и отправляют их на переработку.

Однако с возрастом эффективность этих систем постепенно снижается. Неправильно свернутые белки начинают накапливаться, соединяться друг с другом и формировать агрегаты, которые могут повреждать клетки.

Именно такие процессы характерны для ряда нейродегенеративных заболеваний. Например, при болезни Альцгеймера в мозге накапливаются бета-амилоидные отложения, а при болезни Хантингтона - патологические формы белка хантингтина.

Израильские ученые решили выяснить, можно ли усилить естественную защиту клеток, воздействуя на один из механизмов регуляции белков.

В центре их внимания оказалось УФМилирование - процесс, при котором к другим белкам присоединяется небольшая молекула UFM1. Это своеобразная химическая метка, способная изменять активность и свойства белка.

Ранее было известно, что УФМилирование участвует в важных клеточных процессах, однако его связь со старением и накоплением токсичных белков оставалась недостаточно изученной.

Неожиданный эффект: меньше активности - сильнее защита

Для проверки своей гипотезы исследователи использовали нематод Caenorhabditis elegans - микроскопических круглых червей, которых часто применяют для изучения старения и клеточных механизмов заболеваний.

Ученые работали с двумя экспериментальными моделями. В одной черви производили бета-амилоид, связанный с болезнью Альцгеймера, в другой - белковые структуры, характерные для болезни Хантингтона.

Затем исследователи снизили активность УФМилирования и проследили, как это повлияет на состояние организмов.

Результаты оказались неожиданными. У червей с бета-амилоидом доля парализованных животных к 12-му дню взрослой жизни была примерно на 35% ниже, чем в контрольной группе.

В модели болезни Хантингтона снижение активности этого механизма улучшило двигательную активность животных, а продолжительность жизни увеличилась примерно на 13%.

Дальнейший анализ показал, что ослабление УФМилирования помогало клеткам эффективнее проверять качество новых белков, замедляло образование токсичных скоплений и ускоряло разрушение поврежденных молекул.

Кроме того, исследователи выявили 155 белков, подвергающихся УФМилированию, в том числе связанных с регуляцией старения и поддержанием клеточного здоровья.

Почему полностью отключать этот механизм нельзя

Несмотря на обнадеживающие результаты, ученые обнаружили важную особенность: УФМилирование нельзя считать исключительно вредным процессом.

В экспериментах с человеческими клетками его полное отключение приводило к противоположному эффекту - способность справляться с поврежденными белками ухудшалась.

Это означает, что потенциальное лечение должно быть направлено не на блокирование механизма, а на тонкую регулировку его активности.

По словам профессора Эхуда Коэна, открытие помогает лучше понять, почему заболевания, связанные с накоплением патологических белков, чаще возникают в пожилом возрасте. При этом до создания терапии на основе нового механизма еще далеко.