Белки, вовлеченные в развитие болезни Альцгеймера, есть в мозге каждого человека, но, несмотря на это, подавляющее большинство людей не болеют и никогда не заболеют болезнью Альцгеймера. Что же лежит в основе такого «неравенства»?

β-секретаза (BACE) участвует в расщеплении
белка- предшественника амилоида (АРР)
с образованием бета-амилоида (β-amyloid),
который агрегирует, образуя характерные для
болезни Альцгеймера внеклеточные
сенильные бляшки (β-amyloid plaque).
(Рис. withfriendship.com)

Почему не все мы заболеваем болезнью Альцгеймера? Для клеточного биолога Субоджита Роя (Subhojit Roy), MD, PhD, этот вопрос представляет особый интерес, так как доктор Рой – адъюнкт-профессор кафедры патологии и неврологии в Школе медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego School of Medicine).

В статье, опубликованной в журнале Neuron, доктор Рой и его коллеги дают этому явлению свое объяснение: по их мнению, мудрость природы состоит в том, что у большинства людей сохраняется жизненно важное физическое разделение белка и расщепляющего его фермента, взаимодействие которых является триггером прогрессирующей дегенерации и гибели клеток, характерных для болезни Альцгеймера.

«Это можно сравнить с физическим разделением пороха и спичек, позволяющим предупредить неизбежный взрыв», – говорит доктор Рой. «Зная, как именно разделены эти порох и спички, мы сможем выработать новые взгляды на то, как остановить болезнь».

Тяжесть болезни Альцгеймера оценивается по потере функциональных нейронов. Существуют два «контрольных» признака этого заболевания: сгустки белка бета-амилоида – так называемые бета-амилоидные бляшки, – накапливающиеся вне нейронов, и агрегаты другого белка, называемого тау, образующего нейрофибриллярные клубки внутри нервных клеток. Большинство нейробиологов считают, что причиной болезни Альцгеймера является образование и накопление бета-амилоидных бляшек, вызывающее каскад молекулярных событий, ведущих к нарушению функций клеток и их гибели. Таким образом, эта так называемая «гипотеза амилоидного каскада» ставит в центр патологии болезни Альцгеймера бета-амилоид.

Для образования бета-амилоида необходимо взаимодействие белка-предшественника амилоида (АРР) и фермента бета-секретазы (BACE), расщепляющего APP на более мелкие токсичные фрагменты.

Вверху: пузырьки, содержащие АРР (зеленые)
и BACE (красные), как правило, физически
разделены. Внизу: после стимуляции нейронов,
повышающей синтез бета-амилоида, пузырьки
с АРР и BACE конвергируют (показано желтым),
и белки начинают взаимодействовать.
(Фото: UC San Diego School of Medicine)

«Оба эти белка экспрессируются в мозге на высоком уровне,  – объясняет доктор Рой,  – и если дать им непрерывно взаимодействовать, у всех нас будет болезнь Альцгеймера».

Однако этого не происходит. Экспериментируя на выращенных в культуре нейронах гиппокампа и тканях головного мозга человека и мыши, доктор Рой и его коллеги установили, что в здоровых клетках головного мозга BACE-1 и APP, как правило, разделены и находятся в разных компартментах с самого момента их образования, что исключает их контакт.

«Чтобы разделить этих сообщников, природа, кажется, придумала интересный трюк», – комментирует доктор Рой.

Кроме того, оказалось, что условия, способствующие усилению синтеза бета-амилоидного белка, усиливают и взаимодействие APP и BACE-1. В частности, повышение электрической активности нейронов – стимулирующее, как известно, синтез бета-амилоида, – приводит и к усилению взаимодействия APP и BACE-1. Изучение аутопсийных образцов головного мозга пациентов с болезнью Альцгеймера показало повышение физической близости этих белков, подтверждая патофизиологическую значимость этого явления.

Результаты исследования принципиально важны, так как они освещают некоторые из самых ранних молекулярных событий-триггеров болезни Альцгеймера и показывают, как от них защищен здоровый мозг. С клинической же точки зрения они очерчивают новые возможные направления в лечении или даже предотвращении болезни.

В определенной степени это нетрадиционный подход. Но, по словам первого автора статьи доктора Утпала Даса (Utpal Das), «самое интересное состоит в том, что мы, наверно, сможем провести скрининг молекул, способных физически разделить APP и BACE-1».

Оригинальная статья

Activity-Induced Convergence of APP and BACE-1 in Acidic Microdomains via an Endocytosis-Dependent Pathway