Нехватка меди в белках вызывает тяжелые болезни нервной системы

Ученые выяснили, что ионы меди, связываясь с прионными белками, предотвращают их переход в патогенную форму, вызывающую тяжелые заболевания нервной системы.

Исследование, проведенное итальянскими учеными, опубликовано в журнале Scientific Reports.

Прионы — особые белки с аномальной третичной структурой. Они являются причиной ряда энцефалопатических (поражающих мозг) заболеваний. Прионы могут существовать в двух формах — безопасной и патогенной. После перехода одного белка в «плохую» форму он способен катализировать превращение других таких же белков. Связываясь, они формируют плотные слоистые структуры, нерастворимые в воде.

Ученые называют прионы инфекционными агентами, способными размножаться без участия нуклеиновых кислот. Они вызывают поражение мозга у животных (овечья почесуха, коровье бешенство) и людей (болезнь куру, фатальная семейная бессонница и др.). Прионные заболевания могут развиваться спонтанно или передаваться по наследству, однако вне зависимости от происхождения дальнейшее распространение идет инфекционным путем. За открытие прионов и исследование прионных заболеваний было присуждено несколько Нобелевских премий.

В данной работе ученые приблизились к пониманию процессов, происходящих в организме при переходе прионных белков из нормальной формы в патогенную. Ученые обнаружили, что роль «переключателя» играет медь, которая связывается с определенным регионом белка. Один ион меди способен связываться с двумя аминокислотами в нормальной форме прионного белка, тем самым стабилизируя его и защищая от опасного превращения. Когда хотя бы одна из этих связей теряется, белок дестабилизируется и может превратиться в инфекционный прион. Данные были получены с помощью спектроскопии поглощения в рентгеновском диапазоне. «Мы пока не знаем, какие сложные молекулярные механизмы заставляют прионные белки «портиться» или как лечить прионные заболевания. Однако наше исследование позволило выявить критический кофактор, способный трансформировать белки из хороших в плохие», — говорит руководитель эксперимента профессор Джузеппе Легнаме (Giuseppe Legname).

Данное исследование впервые показывает ключевую роль меди в развитии прионных заболеваний, обозначая возможную мишень для разработки новых лекарств. Кроме того, формирование амилоидных бляшек в мозгу придает прионным заболеванием сходство с нейродегенеративными заболеваниями (болезнями Альцгеймера, Паркинсона и пр.), и подобные эксперименты могут также помочь в их изучении.

Источник: Чердак