Аминокислотные замены указали на причину: открыт новый молекулярный маркер болезни Альцгеймера

Исследователи из Федерального исследовательского центра химической физики имени Н.Н. Семенова РАН (Москва) совместно с коллегами из Исследовательского центра клинической системной биологии первой дочерней больницы Университета Чжэнчжоу (Китай) обнаружили новые молекулярные механизмы, связанные с развитием болезни Альцгеймера.

Ученые выявили, что для пациентов с этим заболеванием характерны специфические изменения в аминокислотных последовательностях ряда ключевых белков, отвечающих за навигацию нейронов, передачу сигналов и ионный транспорт. Результаты этого исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), были опубликованы в авторитетном научном издании Journal of Alzheimer’s Disease.

Болезнь Альцгеймера остается одним из самых сложных и неизлечимых заболеваний современности, поражающих миллионы людей по всему миру. Несмотря на многолетние исследования, его точные причины до сих пор не установлены, а наследственная форма встречается лишь у небольшой части пациентов.

В новой работе ученые сосредоточили внимание на анализе образцов тканей головного мозга более 500 человек, включая здоровых людей разного возраста и пациентов с диагностированной болезнью Альцгеймера. Такой подход позволил им отделить патологические изменения, характерные именно для недуга, от естественных процессов старения.

В ходе исследования было установлено, что изменения в структуре белков у больных происходят не случайным образом, а затрагивают вполне определенные группы. Наиболее значимые аминокислотные замены были найдены в белках, которые играют критическую роль в навигации длинных отростков нервных клеток, обеспечивают работу ионных насосов и участвуют в передаче сигналов между нейронами.

Особый интерес представляет тот факт, что у пациентов с болезнью Альцгеймера в два раза чаще, чем в контрольной группе, встречалась замена аминокислоты гистидин на глутамин. Другие замены, например гистидина на тирозин, были в большей степени связаны с возрастными изменениями мозга. Ученые полагают, что подобные нарушения могут указывать на сбои в работе ферментов, отвечающих за правильную сборку белков, что в конечном итоге влияет на функционирование нервных клеток.

«В дальнейшем мы хотим масштабно исследовать аминокислотные замены, возникающие и при других патологиях. Это необходимо, чтобы повысить специфичность анализа: многие замены могут быть следствием сопутствующих процессов, например, воспаления. Сравнивая же разные патологии, можно выделить изменения, связанные именно с конкретным заболеванием», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Ирина Тарасова, кандидат физико-медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследования структуры веществ Института энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе ФИЦ ХФ РАН.

Таким образом, главный результат проведенной работы заключается в выявлении специфических аминокислотных замен в белках, критически важных для работы мозга, которые значительно чаще встречаются именно у людей с болезнью Альцгеймера.

Это открытие не только проливает свет на возможные молекулярные причины заболевания, связанные с нарушениями в клеточной навигации и передаче сигналов, но и открывает новые перспективы для разработки методов его диагностики и лечения. Понимание того, какие именно изменения в структуре белков запускают патологический процесс, приближает ученых к созданию препаратов, способных его остановить или предотвратить.