Mogłoby się wydawać, że choroba Alzheimera i cukrzyca typu 2 są zupełnie różne. Pierwsza z nich związana jest z utratą pamięci, natomiast druga to choroba metaboliczna charakteryzująca się wysokim stężeniem cukru we krwi. Czy istnieje jednak wspólna cecha łącząca obie te choroby? Okazuje się, że tak. Taki wspólny element mogą stanowić patologiczne złogi białka mające zdolność tworzenia nierozpuszczalnych agregatów. Po raz pierwszy naukowcom udało się uzyskać obraz przedstawiający, jak w złogach szkodliwego białka typowych dla cukrzycy rozmieszczone są pojedyncze molekuły. Już na podstawie wcześniejszych badań dowiedziono, że struktura tych włókien podobna jest do struktur występujących w mózgach osób z chorobą Alzheimera.

Cukrzyca typu 2, czyli insulinoniezależna, to najczęściej występujący na świecie typ cukrzycy. Złogi amyloidu w wysepkach trzustkowych (wysepkach Langerhansa), charakterystyczne dla tej choroby, zostały zaobserwowane już 120 lat temu. Głównym składnikiem tworzących się agregatów amyloidu jest polipeptydowy hormon – IAPP (ang. islet amyloid polypeptide), nazywany również amyliną. IAPP, tworząc złogi, prowadzi do dysfunkcji oraz obumierania komórek β trzustki odpowiedzialnych za produkcję insuliny. W mózgach osób cierpiących na chorobę Alzheimera również tworzą się depozyty białka, zbudowane jednak z β-amyloidu (Aβ) zaburzającego komunikację między neuronami. Co ciekawe, już kilka lat wcześniej udowodniono, że u osób z cukrzycą ryzyko zachorowania na to zaburzenie neurodegeneracyjne jest dużo większe.

Do tej pory różnym zespołom badawczym udało się zobrazować strukturę włókien amyloidowych, jednakże tylko w niskiej rozdzielczości. Naukowcy z Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie oraz Uniwersytetu w Maastricht po raz pierwszy uzyskali rekonstrukcję 3D włókna IAPP typowego dla cukrzycy. W swojej pracy zastosowali oni technikę mikroskopii krioelektronowej, pozwalającą na obrazowanie makromolekuł w wysokiej rozdzielczości.

„Prezentujemy strukturę jednej z form włókna IAPP składającego się z protofilamentów w kształcie litery S” – tłumaczą autorzy przełomowej pracy. „Podkreślamy też istnienie odmian polimorficznych tych włókien”.

„To badanie pozwala na precyzyjne opisanie związku pomiędzy sekwencją aminokwasową a strukturą włókna białkowego” – piszą autorzy. „Co więcej, wskazuje na podobieństwa pomiędzy IAPP a Aβ. Jest to szczególnie ważne w badaniach sprawdzających związek między cukrzycą a chorobą Alzheimera”.

W tym kontekście przytoczono także doświadczenie przeprowadzone na myszach transgenicznych. Na jego podstawie wykazano, że oba rodzaje toksycznych białek oddziałują na siebie i wzajemnie wzmagają swoją produkcję.

„Zbadanie struktury amyloidu IAPP jest fundamentalne dla zrozumienia mechanizmu tworzenia się toksycznych złogów” – piszą autorzy w podsumowaniu swojego badania – „Pomoże to w zaprojektowaniu inhibitorów hamujących formowanie się szkodliwych włókien białkowych”.

Tak działające inhibitory mogłyby przeciwdziałać tworzeniu się złogów amyloidów, a zatem opóźniać lub nawet zapobiegać schorzeniom takim jak cukrzyca czy choroba Alzheimera.

Autorzy tej publikacji być może otwierają nowe drzwi w dziedzinie badań nad chorobami, które dotykają milionów ludzi na całym świecie. Możliwe, że dzięki badaniom w tym zakresie uda się wyprodukować leki eliminujące szkodliwe białka. Terapie z wykorzystaniem takich leków mogłyby mieć zastosowanie nie tylko dla wyżej wymienionych chorób, ale również w przypadku innych zaburzeń związanych z nieprawidłowym odkładaniem się białek. Do tych chorób należy, między innymi, choroba Parkinsona.

Bibliografia:
Röder C., Kupreichyk T., Gremer L., Schäfer L.U., Pothula K.R., Ravelli R.B.G., Willbold D., Hoyer W., Schröder G.F. Cryo-EM structure of islet amyloid polypeptide fibrils reveals similarities with amyloid-β fibrils. Nature Structural and Molecular Biology 2020

Dodaj komentarz