Par nedavnih studija koje je vodio dr Džozef Mazuli, vanredni profesor na Odeljenju za poremećaje pokreta Ken & Ruth Davee Odeljenja za neurologiju, otkrili su ranije nepoznate ćelijske mehanizme uključene u agregaciju i pogrešno savijanje neuronskih proteina, ključne karakteristike Parkinsonove bolesti.
Objavljeni u Neuron and Nature Communications, nalazi ističu višestruke nove puteve koji podržavaju patogenezu i mogu poslužiti kao terapijski ciljevi za obnavljanje neuronske funkcije kod pacijenata sa Parkinsonovom i drugim neurodegenerativnim bolestima.
Obilježje neurodegenerativnih bolesti uključujući Parkinsonovu bolest i demenciju Levijevih tijela je agregacija proteina zvanog alfa-sinuklein, koji se nalazi u nervnom tkivu.
U zdravim ćelijama, protein podržava neurotransmitere u putovanju između neurona; međutim, u neuronima zahvaćenim Parkinsonovom bolešću, protein se pogrešno savija i agregira u velike nakupine (Levijeva tela), što može oštetiti neurone izazivajući upalu, mitohondrijalnu i lizozomalnu disfunkciju.
Prethodni radovi iz laboratorije Mazzulli otkrili su da deficiti izazvani alfa-sinukleinom u trgovini između endoplazmatičnog retikuluma i Golgija dovode do nakupljanja proteina koji nisu u stanju da izađu iz endoplazmatskog retikuluma i uđu u lizozom, što na kraju ometa puteve odlaganja otpada u ćeliji. i izaziva agregaciju proteina.
U novoj studiji objavljenoj u Neuronu, Mazzullijev tim je imao za cilj da identifikuje proteine koji su podložni agregaciji u neuronima pogođenim Parkinsonovom bolešću analizom indukovanih pluripotentnih matičnih ćelija (iPSC) kultura srednjeg mozga dobijenih od pacijenata sa porodičnom Parkinsonovom bolešću i Levijevim telom.
Patologija alfa-sinukleina se obično nalazi u citoplazmi neurona, prema Mazzulliju. Međutim, koristeći nepristrasan pristup proteomskom skriningu, njegov tim je neočekivano otkrio skup akumuliranih proteina koji se vezuju za RNK u jezgru: NONO i SFPK.
„Oni su interesantni proteini jer vezuju RNK i spadaju u klasu fleksibilnih proteina koji su napravljeni da namerno menjaju oblik između rastvorljivih oblika i nerastvorljivih čestica, zvanih paraspekli, na reverzibilan način.
„U Parkinsonovim neuronima, međutim, NONO i SFPK formiraju abnormalno velike nerastvorljive inkluzije u jezgru koje nisu u stanju da se vrate u svoje normalno, funkcionalno rastvorljivo stanje“, rekao je Mazzulli.
Istraživači su otkrili da kada se proteini agregiraju, smanjuju ekspresiju inhibitora za uređivanje RNK ADAR3 i, zauzvrat, povećavaju uređivanje RNK adenozin u inozin (A-to-I) u jezgru, utičući na ekspresiju i funkciju vitalnih neuronske proteine.
„Oblast je zaista bila fokusirana na agregaciju alfa-sinukleina. Ne kažemo da to nije važno, ali pokazujemo da postoje i drugi proteini i RNK inkluzije uključene u Parkinsonovu patogenezu koje ranije nismo videli.“
„Korišćenje ovakvih metoda, gde vršimo skrining neurona pacijenata in vitro, dovelo nas je do otkrivanja ove nove patologije napravljene i od RNK i proteinskih agregata u mozgu pacijenata“, rekao je Mazzulli.
„Posle više od četvrt veka otkako je alfa-sinuklein otkriven u Levijevim telima Parkinsonovih pacijenata, naše istraživanje naglašava postojanje novih agregata proteina koji se vezuju za RNK zajedno sa aberantnom A-I uređenom RNK.
„Ovo dovodi u pitanje naše trenutno razumevanje Parkinsonove patologije i pruža uzbudljive mogućnosti za nove terapeutske ciljeve fokusirane na put uređivanja RNK“, rekao je Nandkišor Belur, MS, naučni saradnik u laboratoriji Mazzulli i glavni autor studije.
U drugoj studiji, objavljenoj u Nature Communications, Mazzulli i kolege su imali za cilj da bolje razumeju mehanizme koji povezuju metabolizam glukoze i pogrešno savijanje proteina u neuronima pogođenim Parkinsonovom bolešću.
Prateći sličnu metodologiju kao i prethodna studija, Mazzullijev tim je analizirao neurone u iPSC kulturama srednjeg mozga dobijene od pacijenata sa Parkinsonovom bolešću i otkrio poremećaj metaboličkog puta, heksozaminskog puta, koji je važan za sintezu proteina, transport i savijanje u endoplazmatskom neuronu. retikulum.
Put heksozamina proizvodi N-povezane glikane, esencijalne molekule koji podržavaju savijanje proteina u endoplazmatskom retikulumu. U kulturama srednjeg mozga Parkinsonove bolesti, međutim, ovaj proces N-glikozilacije je prekinut, uzrokujući pogrešno savijanje i akumulaciju proteina.
„Pronašli smo metabolički enzim u heksozaminskom putu koji je iscrpljen, nazvan GFPT2. To je važan enzim i obezbeđuje prekursore za N-glikozilaciju. Ako to izbrišete, savijanje proteina u endoplazmatskom retikulumu je ozbiljno ugroženo, što dovodi do stresa na proteomu. “, rekao je Mazzulli.
Koristeći farmaceutski pristup, istraživači su ubacili n-acetilglukozamin, ključnu komponentu u heksozaminskom putu, u neurone i otkrili da je ovaj pristup obnovio lizozomalnu aktivnost i poboljšao savijanje proteina u endoplazmatskom retikulumu.
U budućnosti, Mazzulli je rekao da se njegov tim nada da će testirati i farmaceutske i genetske pristupe za obnavljanje ekspresije GFPT2 u alfa-sinukleinskim modelima miša kako bi se utvrdilo da li ovi tretmani podižu lizozomalnu aktivnost i klirens proteina u mozgu.
„Kada razmišljate o tretmanima Parkinsonove bolesti, sve što je sada u pretkliničkoj fazi ili u kliničkim ispitivanjima ima za cilj jedan put. Naše studije pokazuju da su višestruki putevi poremećeni u bolesti, tako da mislimo da je spasavanje više puteva istovremeno od suštinskog značaja za bolest modifikacija“, rekao je Mazzulli.
