Установив, как при болезни Альцгеймера повреждаются митохондрии, биохимики открыли новые молекулярные механизмы, связанные с развитием этого заболевания. Исследователи высказывают предположение, что описанный ими сбой может быть причиной преждевременной смерти нервных клеток.

В нервных клетках пациентов с болезнью Альцгеймера
блокируются митохондрии (зеленые). (Фото: Chris Meisinger/BIOSS)

Международная группа исследователей под руководством профессора доктора Криса Майзингера (Chris Meisinger) из Института биохимии и молекулярной биологии (Institut für Biochemie und Molekularbiologie) Университета Фрайбурга (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg) установила, как при болезни Альцгеймера повреждаются митохондрии. То, что у пациентов с болезнью Альцгеймера нарушено обеспечение клеток энергией, ученым известно давно, и они предполагают, что это может быть причиной преждевременной гибели нервных клеток, происходящей в ходе развития заболевания. Однако о точной причине смерти нейрональных клеток известно мало, и нужно признать, что многочисленные попытки оказать влияние на этот процесс закончились неудачей. Не вызывает сомнение лишь тот факт, что ключевую роль в нем играет крошечный белковый фрагмент, известный как бета-амилоид.

В экспериментах на модельных организмах и образцах мозга больных с болезнью Альцгеймера профессор Майзингер и его коллеги показали, как бета-амилоид блокирует созревание белковых машин, ответственных за генерацию энергии митохондриями.

Митохондрии состоят из около 1500 различных белков. Прежде чем приступить к выполнению своей функции большинство из них должны мигрировать в митохондрии. Этот импорт обеспечивается одной из сигнальных последовательностей. После того как белок попадает в митохондрию, транспортировавшая его сигнальная последовательность, как правило, удаляется. Дирк Моссманн (Dirk Mossmann) и доктор Нора Фёгтле (Nora Vögtle) от исследовательской группы Майзингера установили, что бета-амилоид препятствует этому процессу. Как следствие, в митохондриях накапливаются дефектные белки. Так как сигнальные последовательности остаются связанными с белками, последние неустойчивы и не могут должным образом выполнять свою функцию в энергетическом метаболизме. Исследователи показали, что в модифицированных клетках дрожжей, продуцирующих бета-амилоид, производится меньше энергии и накапливается больше вредных веществ.

В головном мозге этот механизм, вероятно, приводит к гибели нервных клеток: размер мозга уменьшается, и у пациента развивается деменция. В настоящее время исследователи разрабатывают анализ крови для диагностики болезни Альцгеймера на основе накопления митохондриальных белков-предшественников. Они полагают, что митохондриальные изменения, наблюдаемые в нервных клетках, будут обнаружены и в клетках крови пациентов с этим нейродегенеративным заболеванием.

«Выяснение этого ключевого компонента механизма заболевания позволит нам в будущем разработать новые методы лечения и улучшить диагностику», – считает профессор Майзингер.

Результаты исследования его лаборатории опубликованы в журнале Cell Metabolism.

Оригинальная статья:

Amyloid-β Peptide Induces Mitochondrial Dysfunction by Inhibition of Preprotein Maturation