Sau khi nghiên cứu quá trình ở chuột và ruồi, các nhà khoa học cho rằng sự cố truyền tin giữa các phân tử phân hủy protein trong tế bào có thể dẫn đến các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer và Parkinson.
Cơ chế vận chuyển bị lỗi trong các tế bào thần kinh có thể dẫn đến thoái hóa thần kinh trong bệnh Alzheimer hoặc Parkinson.
Khả năng tách các protein bị hư hỏng, hình dạng sai hoặc dư thừa các yêu cầu là một chức năng quan trọng trong các tế bào sống. Quá trình này xảy ra tại các vị trí cụ thể trong tế bào.
Một số vị trí này có thể cách cơ thể tế bào trong các tế bào thần kinh hoặc tế bào thần kinh hơn 1 mét vì chúng nằm dọc theo sợi trục của chúng, là những sợi mỏng dài liên kết chúng với các tế bào thần kinh khác.
Các tế bào sử dụng các máy phân tử phức tạp được gọi là proteasomes để phá vỡ protein tại các vị trí hoạt động cụ thể của chúng.
Một trong những đặc điểm nổi bật của bệnh thoái hóa thần kinh là sự tích tụ các protein đã bị phá vỡ.
Các ví dụ bao gồm sự tích lũy beta-amyloid trong bệnh Alzheimer và alpha-synuclein trong bệnh Parkinson.
Khi các protein không phân hủy tích tụ, chúng dính vào nhau và các chất khác, làm tắc nghẽn các tế bào não và phá vỡ chức năng của chúng. Các tế bào cuối cùng ngừng hoạt động và chết.
Các nhà nghiên cứu báo cáo phát hiện của họ trong hai bài báo gần đây - một trong Tế bào phát triển và một trong PNAS.
Giáo sư Hermann Steller, một tác giả cao cấp của cả hai nghiên cứu cho biết: "Đây là nghiên cứu đầu tiên tìm ra một cơ chế mà các proteaome được chuyển đến các đầu dây thần kinh để thực hiện công việc của họ".
"Khi cơ chế này bị phá vỡ," ông nói thêm, "có những hậu quả nghiêm trọng đối với chức năng và sự tồn tại lâu dài của các tế bào thần kinh."
Trong nghiên cứu đầu tiên, ông và các đồng nghiệp đã điều tra các proteaome ở ruồi giấm và chuột. Ở đó, họ phát hiện ra rằng chất ức chế protein proteasome 31 (PI31) rất cần thiết cho việc vận chuyển proteasome trong sợi trục thần kinh.
Dường như PI31 giúp proteasomes kết hợp với các động cơ phân tử đưa chúng đi cùng, và nó cũng thúc đẩy sự chuyển động của các động cơ. Không có PI31, ngừng vận chuyển đáng tin cậy.
Họ đã thiết kế những con chuột có gen PI31 im lặng trong hai loại tế bào não có sợi trục dài.
Khi gen bị tắt, những tế bào đó không thể tạo ra protein PI31 và vận chuyển proteasomes.
Các nhà khoa học đã thấy làm thế nào điều này dẫn đến sự tích tụ các protein bất thường ở phần cuối của sợi trục dài, hay "các đầu xa của tế bào thần kinh".
Họ cũng thấy rằng các tế bào thần kinh bị thiếu PI31 trông kỳ lạ.
Các "khiếm khuyết cấu trúc" đặc biệt đáng chú ý ở các nhánh sợi trục và tại các khớp thần kinh, tạo thành các điểm nối giữa các nơ-ron.
"Đáng chú ý, những thay đổi cấu trúc này dần dần trở nên nghiêm trọng hơn theo tuổi tác," Giáo sư Steller nhận xét.
Ông giải thích rằng khi họ quan sát những con chuột có những khiếm khuyết đó, nó nhắc nhở họ về "những khiếm khuyết nghiêm trọng về hành vi và giải phẫu mà chúng ta thấy trong một số bệnh về thần kinh ở người".
Ví dụ, có một loại Parkinson nghiêm trọng xuất hiện sớm hơn so với các loại khác do đột biến gen PARK15.
Các nhà khoa học đã đề xuất rằng vì PARK15 tương tác với PI31, sự gián đoạn của nó có thể cản trở hoạt động đáng tin cậy.
Các nhà nghiên cứu đã khám phá cách sử dụng PI31 và các phân tử mà nó tương tác với các mục tiêu ma túy.
Họ hy vọng rằng nó có thể dẫn đến các phương pháp điều trị can thiệp sớm vào quá trình bệnh do PI31 hoạt động trong quá trình hình thành sớm các tế bào thần kinh.
Một con đường khác mà họ đang theo đuổi là làm thế nào để vận chuyển tạm dừng di chuyển trở lại.
Mặc dù nghiên cứu mới tập trung vào các cơ chế tích tụ protein, Giáo sư Steller không tin rằng đó là nguyên nhân sâu xa mà là một dấu hiệu của một điều gì đó lớn hơn đang xảy ra.
Cơ chế vận chuyển bị lỗi trong các tế bào thần kinh có thể dẫn đến thoái hóa thần kinh trong bệnh Alzheimer hoặc Parkinson.
Khả năng tách các protein bị hư hỏng, hình dạng sai hoặc dư thừa các yêu cầu là một chức năng quan trọng trong các tế bào sống. Quá trình này xảy ra tại các vị trí cụ thể trong tế bào.
Một số vị trí này có thể cách cơ thể tế bào trong các tế bào thần kinh hoặc tế bào thần kinh hơn 1 mét vì chúng nằm dọc theo sợi trục của chúng, là những sợi mỏng dài liên kết chúng với các tế bào thần kinh khác.
Các tế bào sử dụng các máy phân tử phức tạp được gọi là proteasomes để phá vỡ protein tại các vị trí hoạt động cụ thể của chúng.
Nơ ron thần kinh có vai trò cực kỳ
Một trong những đặc điểm nổi bật của bệnh thoái hóa thần kinh là sự tích tụ các protein đã bị phá vỡ.
Các ví dụ bao gồm sự tích lũy beta-amyloid trong bệnh Alzheimer và alpha-synuclein trong bệnh Parkinson.
Khi các protein không phân hủy tích tụ, chúng dính vào nhau và các chất khác, làm tắc nghẽn các tế bào não và phá vỡ chức năng của chúng. Các tế bào cuối cùng ngừng hoạt động và chết.
Quá trình vận chuyển giữa các tế bào não thất bại
Nghiên cứu mới, được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Đại học Rockefeller ở New York, NY, ủng hộ ý kiến cho rằng việc không vận chuyển proteasome có thể là nguyên nhân của sự tích tụ protein xảy ra trong bệnh thoái hóa thần kinh.Các nhà nghiên cứu báo cáo phát hiện của họ trong hai bài báo gần đây - một trong Tế bào phát triển và một trong PNAS.
Giáo sư Hermann Steller, một tác giả cao cấp của cả hai nghiên cứu cho biết: "Đây là nghiên cứu đầu tiên tìm ra một cơ chế mà các proteaome được chuyển đến các đầu dây thần kinh để thực hiện công việc của họ".
"Khi cơ chế này bị phá vỡ," ông nói thêm, "có những hậu quả nghiêm trọng đối với chức năng và sự tồn tại lâu dài của các tế bào thần kinh."
Trong nghiên cứu đầu tiên, ông và các đồng nghiệp đã điều tra các proteaome ở ruồi giấm và chuột. Ở đó, họ phát hiện ra rằng chất ức chế protein proteasome 31 (PI31) rất cần thiết cho việc vận chuyển proteasome trong sợi trục thần kinh.
Dường như PI31 giúp proteasomes kết hợp với các động cơ phân tử đưa chúng đi cùng, và nó cũng thúc đẩy sự chuyển động của các động cơ. Không có PI31, ngừng vận chuyển đáng tin cậy.
Thao tác gen làm sáng tỏ hơn
Trong nghiên cứu thứ hai, các nhà nghiên cứu đã điều tra PI31 kỹ lưỡng hơn bằng cách điều khiển gen của nó.Họ đã thiết kế những con chuột có gen PI31 im lặng trong hai loại tế bào não có sợi trục dài.
Khi gen bị tắt, những tế bào đó không thể tạo ra protein PI31 và vận chuyển proteasomes.
Các nhà khoa học đã thấy làm thế nào điều này dẫn đến sự tích tụ các protein bất thường ở phần cuối của sợi trục dài, hay "các đầu xa của tế bào thần kinh".
Họ cũng thấy rằng các tế bào thần kinh bị thiếu PI31 trông kỳ lạ.
Các "khiếm khuyết cấu trúc" đặc biệt đáng chú ý ở các nhánh sợi trục và tại các khớp thần kinh, tạo thành các điểm nối giữa các nơ-ron.
"Đáng chú ý, những thay đổi cấu trúc này dần dần trở nên nghiêm trọng hơn theo tuổi tác," Giáo sư Steller nhận xét.
Ông giải thích rằng khi họ quan sát những con chuột có những khiếm khuyết đó, nó nhắc nhở họ về "những khiếm khuyết nghiêm trọng về hành vi và giải phẫu mà chúng ta thấy trong một số bệnh về thần kinh ở người".
Tiềm năng cho các phương pháp điều trị mới
Các nhà nghiên cứu tin rằng những phát hiện của họ sẽ bổ sung thêm kiến thức ngày càng tăng về vai trò của PI31 trong các bệnh thoái hóa thần kinh.Ví dụ, có một loại Parkinson nghiêm trọng xuất hiện sớm hơn so với các loại khác do đột biến gen PARK15.
Các nhà khoa học đã đề xuất rằng vì PARK15 tương tác với PI31, sự gián đoạn của nó có thể cản trở hoạt động đáng tin cậy.
Các nhà nghiên cứu đã khám phá cách sử dụng PI31 và các phân tử mà nó tương tác với các mục tiêu ma túy.
Họ hy vọng rằng nó có thể dẫn đến các phương pháp điều trị can thiệp sớm vào quá trình bệnh do PI31 hoạt động trong quá trình hình thành sớm các tế bào thần kinh.
Một con đường khác mà họ đang theo đuổi là làm thế nào để vận chuyển tạm dừng di chuyển trở lại.
Mặc dù nghiên cứu mới tập trung vào các cơ chế tích tụ protein, Giáo sư Steller không tin rằng đó là nguyên nhân sâu xa mà là một dấu hiệu của một điều gì đó lớn hơn đang xảy ra.
Công nghệ Y tế Blog
Nhận xét
Đăng nhận xét