การสลายตัวของการขนส่งในเซลล์สมองอาจนำไปสู่อัลไซเมอร์พาร์กินสัน
หลังจากศึกษากระบวนการในหนูและแมลงวันนักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าความล้มเหลวในการขนส่งเครื่องจักรโมเลกุลที่สลายโปรตีนในเซลล์อาจเป็นหัวใจสำคัญของโรคเกี่ยวกับระบบประสาทเช่นอัลไซเมอร์และพาร์คินสัน
ความสามารถในการแยกโปรตีนที่ได้รับความเสียหายรูปร่างผิดปกติหรือส่วนเกินต่อความต้องการเป็นหน้าที่สำคัญในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่ตำแหน่งเฉพาะภายในเซลล์
สถานที่เหล่านี้บางแห่งอาจอยู่ห่างจากร่างกายเซลล์ในเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทมากกว่า 1 เมตรเนื่องจากอยู่ตามแอกซอนซึ่งเป็นเส้นใยบาง ๆ ยาวที่เชื่อมโยงกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ
เซลล์ใช้เครื่องจักรโมเลกุลที่ซับซ้อนที่เรียกว่าโปรตีโอโซมเพื่อสลายโปรตีนที่ไซต์กิจกรรมเฉพาะของพวกมัน
จุดเด่นอย่างหนึ่งของโรคเกี่ยวกับระบบประสาทคือการสะสมของโปรตีนที่ไม่สามารถย่อยสลายได้
ตัวอย่างเช่นการสะสมของเบต้า - อะไมลอยด์ในโรคอัลไซเมอร์และอัลฟาซินิวคลีนในโรคพาร์คินสัน
เมื่อโปรตีนที่ไม่ได้รับการย่อยสลายสะสมพวกมันจะเกาะติดกันและสารอื่น ๆ อุดตันเซลล์สมองและขัดขวางการทำงานของมัน เซลล์จะหยุดทำงานและตายในที่สุด
การขนส่งล้มเหลว
การวิจัยใหม่ซึ่งดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์จาก Rockefeller University ในนิวยอร์กนิวยอร์กสนับสนุนแนวคิดที่ว่าความล้มเหลวในการขนส่งโปรตีโอโซมอาจเป็นสาเหตุของการสะสมโปรตีนที่เกิดขึ้นในโรคประสาทเสื่อม
นักวิจัยรายงานผลการวิจัยของพวกเขาในเอกสารล่าสุดสองฉบับ - หนึ่งใน เซลล์พัฒนาการ และอื่น ๆ ใน PNAS.
“ นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกในการค้นหากลไกที่โปรตีโอโซมถูกเคลื่อนย้ายไปยังปลายประสาทเพื่อทำงานของมัน” ศ. เฮอร์มันน์สเตลเลอร์ซึ่งเป็นผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาทั้งสองกล่าว
“ เมื่อกลไกนี้หยุดชะงัก” เขากล่าวเสริม“ มีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการทำงานและการอยู่รอดของเซลล์ประสาทในระยะยาว”
ในการศึกษาครั้งแรกเขาและเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาโปรตีโอโซมในแมลงวันผลไม้และหนู ที่นั่นพวกเขาพบว่าโปรตีน proteasome inhibitor 31 (PI31) มีความจำเป็นสำหรับการขนส่งโปรตีโอโซมในแอกซอนของเซลล์ประสาท
ปรากฏว่า PI31 ช่วยให้โปรตีโอโซมจับคู่กับมอเตอร์โมเลกุลที่เคลื่อนย้ายไปตามนั้นและยังส่งเสริมการเคลื่อนที่ของมอเตอร์อีกด้วย หากไม่มี PI31 การขนส่งโปรตีโซมจะสิ้นสุดลง
การจัดการยีนทำให้มีแสงสว่างมากขึ้น
ในการศึกษาครั้งที่สองนักวิจัยได้ตรวจสอบ PI31 อย่างละเอียดมากขึ้นโดยการจัดการกับยีนของมัน
พวกเขาออกแบบเมาส์ด้วยความเงียบ PI31 ยีนในเซลล์สมองสองประเภทที่มีแอกซอนยาว
เมื่อยีนถูกปิดเซลล์เหล่านั้นจะไม่สามารถสร้างโปรตีน PI31 และขนส่งโปรตีโอโซมได้
นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าสิ่งนี้นำไปสู่การสะสมของโปรตีนที่ผิดปกติที่ปลายแอกซอนยาวหรือ“ ปลายเซลล์ประสาทส่วนปลาย” ได้อย่างไร
พวกเขายังเห็นว่าเซลล์ประสาทที่มี PI31 หายไปนั้นดูแปลก
“ ข้อบกพร่องของโครงสร้าง” นั้นสังเกตเห็นได้ชัดเจนที่กิ่งก้านของแอกซอนและที่ซิแนปส์ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาท
“ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเหล่านี้ทวีความรุนแรงมากขึ้นตามอายุ” ศ. สเตลเลอร์กล่าว
เขาอธิบายว่าเมื่อพวกเขาสังเกตเห็นหนูที่มีข้อบกพร่องเหล่านั้นมันทำให้พวกเขานึกถึง“ ความบกพร่องทางพฤติกรรมและกายวิภาคที่รุนแรงที่เราเห็นในโรคเกี่ยวกับระบบประสาทบางชนิดของมนุษย์”
ศักยภาพในการรักษาใหม่ ๆ
นักวิจัยเชื่อว่าการค้นพบของพวกเขาจะช่วยเพิ่มความรู้เกี่ยวกับบทบาทของ PI31 ในโรคที่เกี่ยวกับระบบประสาท
ตัวอย่างเช่นมีโรคพาร์คินสันชนิดหนึ่งที่รุนแรงกว่าที่จะมีชีวิตอยู่ได้เร็วกว่าประเภทอื่นเนื่องจากการกลายพันธุ์ใน พาร์ค 15 ยีน.
นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอว่าเป็นเพราะ พาร์ค 15 โต้ตอบกับ PI31 การหยุดชะงักอาจรบกวนการทำงานของโปรตีโอโซม
นักวิจัยกำลังสำรวจวิธีการใช้ PI31 และโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยากับยาเป็นเป้าหมาย
พวกเขาหวังว่ามันจะนำไปสู่การรักษาที่เข้ามาแทรกแซงในช่วงต้นของกระบวนการของโรคเนื่องจาก PI31 ทำงานในระหว่างการสร้างเซลล์ประสาทในระยะเริ่มแรก
อีกช่องทางหนึ่งที่พวกเขากำลังไล่ตามคือการหยุดการขนส่งโปรตีโซมอีกครั้ง
แม้ว่างานวิจัยใหม่จะมุ่งเน้นไปที่กลไกของการสะสมโปรตีน แต่ศ. สเตลเลอร์ไม่เชื่อว่ามันเป็นสาเหตุที่แท้จริง แต่เป็นอาการของสิ่งที่ใหญ่กว่าที่กำลังเกิดขึ้น
“ งานของเราชี้ให้เห็นว่ามันเริ่มต้นจากความบกพร่องเฉพาะที่ในโปรตีโอโซมซึ่งส่งผลให้ความล้มเหลวในการย่อยสลายโปรตีนที่มีความสำคัญต่อการทำงานของเส้นประสาท”
ศ. เฮอร์มันน์สเตลเลอร์
