Новое исследование показало, как тау-белок, важнейший элемент в формировании болезни Альцгеймера, также участвует в нормальных процессах обучения в здоровом мозге, потенциально обеспечивая фокус для будущей лекарственной терапии.
В исследовании, опубликованном в The EMBO Journal , исследователи Университета Флиндерса по-новому взглянули на тау-белок, роль которого долгое время была загадочной, обнаружив, что он может помочь молекулярным процессам формирования памяти .
Используя чувствительный метод, называемый маркировкой близости, команда стремилась идентифицировать все белки, с которыми тау вступает в контакт в клетках мозга , маркируя и идентифицируя всю коллекцию взаимодействующих белков по мере их поступления.
Глядя на набор белков, которые взаимодействуют с тау, и на то, какие специфические функции поддерживают эти взаимодействия, исследователи обнаружили, что хотя тау связывается с белками, поддерживающими структуру клеток мозга, он также взаимодействует с белками, которые контролируют везикулы и рецепторы клеточной поверхности для нейротрансмиттеров, которые необходимы. для обучения и памяти в мозгу.
«В нашем новом исследовании был сделан снимок всех партнеров, с которыми тау взаимодействует, чтобы поддерживать нормальную функцию мозга», — говорит старший автор исследования доктор Арне Иттнер, старший научный сотрудник в области неврологии в Институте медицинских и медицинских исследований Флиндерса.
«Из множества партнеров мы определили один фермент, который критически контролирует сенсоры нейротрансмиттеров. Этот фермент, называемый NSF, ингибируется тау, особенно при болезни Альцгеймера».
Изменения связей между клетками мозга , называемые синапсами, лежат в основе процессов формирования и сохранения памяти. Эти изменения происходят на молекулярном уровне и помогают нам хранить и извлекать воспоминания, например, о посещенных местах или о любимых.
Когда формируются воспоминания, в синапсах увеличивается количество рецепторов нейротрансмиттеров — сенсорных молекул, которые обнаруживают сообщения от других клеток мозга. Этот процесс контролируется несколькими факторами, в том числе ферментом, называемым «фактором, чувствительным к N-малеимиду», или просто NSF.
Новые результаты могут иметь решающее значение для нашего понимания болезни Альцгеймера, наиболее распространенной формы деменции. Болезнь Альцгеймера в настоящее время не имеет лечения или эффективной терапии, отчасти из-за пробелов в нашем понимании того, как прогрессирующее нейродегенеративное расстройство возникает в мозгу. Тау-белок играет центральную роль в развитии болезни Альцгеймера и в половине всех лобно-височных деменций.
В то время как терминальные стадии болезни Альцгеймера известны невропатологам уже более века, менее известно то, как нормальные функции тау могут быть связаны с ухудшением памяти на других этапах жизни. Новое исследование определяет одну из таких «отправных точек», где все может пойти не так.
«Мы хорошо осведомлены о влиянии тау-белка на потерю памяти, связанную с деменцией, но интересно увидеть, что тау помогает контролировать нормальные процессы памяти», — говорит ведущий автор исследования и доктор философии Университета Флиндерса. студент Эммануэль Прикас.
После определения NSF в качестве нового партнера тау команда сосредоточилась на том, как тау конкретно способствует процессам, связанным с рецепторами нейротрансмиттера глутамата, с использованием мощных микроскопических методов и тестирования памяти у мышей.
Работая с коллегами из Университета Маккуори, чтобы подтвердить, как тау влияет на NSF в культивируемых клетках мозга, исследователи обнаружили, что NSF не контролируется в клетках, лишенных тау-белка, что приводит к аномальному поведению рецепторов глутамата.
«Удалив тау-белок и вновь введя его в клетки головного мозга, мы смогли приписать изменения в поведении рецепторов изменениям тау-белка, которые могут стать ключевыми для будущей лекарственной терапии», — говорит доктор Иттнер.
Важно отметить, что нейротрансмиттеры глутамат и тау ранее были вовлечены в судороги во время эпилепсии и инсульта. Таким образом, новые данные обеспечивают молекулярную связь между нормальной функцией тау в контроле глутаматных рецепторов в головном мозге и состояниями повышенной мозговой активности.
«Интересно, что мутации в NSF были связаны с наследственными формами эпилепсии, что ставит это новое открытие в близость к функции тау при эпилепсии и инсульте», — говорит доктор Иттнер.