Utilizarea proteinelor „stângi” pentru blocarea bolii Alzheimer
Boala Alzheimer a fost mult timp considerată „indrugabilă” din cauza proteinelor implicate, în special a amiloidului-beta, care sunt „dezordonate” – lipsind o formă fixă la care medicamentele tradiționale să se atașeze. Potrivit neurosciencenews.com, o echipă de cercetare a găsit o soluție prin proiectarea unui fragment sintetic de proteină „dreaptă”, reușind să intercepteze și să neutralizeze amiloidul-beta.
👉 Mecanismul de neutralizare a proteinelor prin molecule oglindite
Studiul arată că aceste molecule oglindite se potrivesc între ele ca o mână stângă și una dreaptă, prevenind adunarea proteinelor toxice în plăci dăunătoare creierului. Înțelegerea modului în care proteinele interacționează cu propriile lor imagini oglindite a permis echipei de cercetare de la Universitatea Kobe să conceapă o proteină mică oglindă care dezactivează un factor cauzal al bolii Alzheimer, amiloidul-beta.
Boala Alzheimer este generată de proteine în celulele cerebrale care și-au pierdut forma naturală și au devenit „dezordonate”. Principala proteină implicată este amiloidul-beta. Se consideră că aceste proteine dezordonate se atașează de alte proteine, determinându-le să devină și ele dezordonate și, împreună, formează plăci care inhibă funcția celulelor cerebrale. Cercetătorii au utilizat principiul chiralității pentru a transforma un concept fundamental al chimiei într-un instrument puternic pentru combaterea neurodegenerării.
👉 Testarea proteinei sintetice și implicațiile pentru tratamente
Inginerul biochimic de la Universitatea Kobe, MARUYAMA Tatsuo, explică dificultățile țintirii acestor proteine, afirmând: „Există o lacună în modul în care abordăm proteinele fără o structură fixă. Multe strategii existente de proiectare a medicamentelor se bazează pe structuri bine definite, iar noi am fost frustrați de cât de limitate sunt atunci când ne confruntăm cu ținte biologice complexe și mai flexibile, cum ar fi amiloidul-beta.” Ideea de bază pentru abordarea acestei provocări a venit din știința materialelor. Maruyama adaugă: „Ne-a venit ideea că am putea intercepta proteinele amiloid-beta prin capturarea acestora cu fragmente mici ale imaginilor lor oglindite și astfel am putea stopa agregarea proteinelor amiloid-beta.”
Proteinele, precum și componentele lor individuale numite „aminoacizi”, pot teoretic să apară în două forme care sunt imagini oglindite între ele, precum mâna stângă și dreaptă, dar în natură sunt predominant compuse dintr-o singură formă. Se știe că lanțurile scurte de aminoacizi „stângi” și „drepte” create artificial pot interacționa și forma structuri stabile, dar un design rațional care să folosească acest mecanism a fost lipsit până acum. În revista științifică Chemistry — A European Journal, Maruyama și echipa sa prezintă acum un studiu sistematic al proteinelor model mici pentru a descoperi care mecanisme moleculare sunt importante pentru ca proteinele „stângi” și „drepte” să se lege eficient între ele.
Apoi, grupul de la Universitatea Kobe a folosit această înțelegere nou descoperită pentru a proiecta un lanț scurt de aminoacizi „drepti” care se poate lega eficient de proteina amiloid-beta, cauzatoare de Alzheimer, și, în condițiile testate, a inhibat proteina mai bine decât un alt candidat promițător de medicament. Interacțiunea poate fi comparată cu o mână dreaptă și una stângă care se potrivesc perfect, făcând imposibil ca mâna stângă să prindă alte lucruri. „Pentru mine, cel mai interesant aspect al acestui studiu este că principiul simplu și intuitiv al moleculelor oglindite – un fenomen pe care chimiștii îl numesc «chiralitate» – poate fi folosit ca instrument de design pentru recunoașterea moleculară. Acesta leagă un concept fundamental din chimie de o problemă foarte provocatoare din biologie”, spune Maruyama.
Echipa a efectuat teste și cu culturi de celule cerebrale de șoarece pentru a descoperi cât de eficientă va fi proteina lor în condiții mai biologice. În primul rând, s-au asigurat că proteina interceptoare „dreaptă” nu afecta negativ viabilitatea celulelor cerebrale de la sine. Apoi, au arătat că, deși viabilitatea celulelor a scăzut la doar 50% atunci când au fost expuse la amiloid-beta, celulele care au primit și proteina interceptoare nu au arătat nicio scădere a viabilității, dovedind că abordarea lor pare să funcționeze. Proteinele dezordonate sunt, de asemenea, implicate în alte boli, cum ar fi boala Parkinson și unele tipuri de cancer. „Din cauza naturii lor instabile, aceste proteine au fost considerate «indrugabile»", explică Maruyama, subliniind implicațiile mai largi ale descoperirilor echipei sale. Ei speră astfel că abordarea lor va accelera dezvoltarea medicamentelor, trecând de la încercări și erori la un design mai sistematic și rațional al unei noi clase de molecule terapeutice. Maruyama încheie, spunând: „Acest rezultat se simte ca un punct de plecare, nu ca un final.”
Finanțare: Această cercetare a fost finanțată de Fundația Nakatani pentru Avansarea Tehnologiilor de Măsurare în Ingineria Biomedicală, Toyota Physical and Chemical Research, Fundația Noritz Nukumori, Koyanagi Zaidan, Fundația Canon, Fundația Suzuken Memorial, Agenția Japoneză pentru Cercetare și Dezvoltare Medicală și Societatea Japoneză pentru Promovarea Științei.
