От мутации к деменции: исследователи нашли ключевое различие в белках при болезни Альцгеймера
Ученые выявили новые механизмы, лежащие в основе болезни Альцгеймера — заболевания, которое приводит к ухудшению памяти и мыслительных процессов. Исследователи предположили, что недуг связан с повышенным числом определенных аминокислотных замен в белках, отвечающих за навигацию длинных отростков нервных клеток, передачу сигналов между нейронами и ионный транспорт. Особый интерес представляет замена аминокислоты гистидин на глутамин или тирозин, которая может указывать на нарушения в работе ферментов, отвечающих за сборку белка. Такие изменения потенциально способны влиять на функционирование нервных клеток и развитие заболевания. Открытие поможет в поиске лечения болезни Альцгеймера и выяснении ее причин, которые до сих пор остаются неизвестными. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of Alzheimer’s Disease.
Тау-белок
Болезнь Альцгеймера — пока неизлечимое заболевание, которое приводит к гибели нервных клеток в головном мозге, потере памяти и ухудшению мышления. По данным Международной организации по борьбе с болезнью Альцгеймера, 55 миллионов человек живут с этим недугом.
Ранее ученые установили, что в большинстве случаев болезнь Альцгеймера возникает по невыясненным причинам, и лишь у небольшой части пациентов она обусловлена наследственностью. Эта семейная форма болезни вызвана мутациями в конкретных генах. Такие генетические ошибки искажают структуру белков, кодируемых этой ДНК, что и запускает патологический процесс. Некоторые исследователи считают, что причина болезни Альцгеймера — нарушения в тау-белке, стабилизирующем внутренний каркас нейронов, по которому вещества транспортируются в клетке. При избыточной активности специфических ферментов к тау-белку присоединяются фосфатные группы, в результате чего он образует вредные для нейронов «клубки». Однако до сих пор было неизвестно, что вызывает этот процесс.
Ученые из Федерального исследовательского центра химической физики имени Н.Н. Семенова РАН (Москва) и Исследовательского центра клинической системной биологии первой дочерней больницы Университета Чжэнчжоу (Китай) определили, какие именно изменения в последовательностях белков характерны для людей с болезнью Альцгеймера.
Авторы исследовали образцы тканей головного мозга более 500 человек, включающих группу здоровых лиц и пациентов с болезнью Альцгеймера. Для сравнения ученые также проанализировали образцы тканей мозга молодых людей, чтобы отличить патологические изменения при болезни Альцгеймера от естественных возрастных процессов.
Исследователи определили, что изменения в последовательности аминокислот происходят в ряде важнейших белков. Наиболее значимые изменения авторы обнаружили в белках, отвечающих за навигацию длинных отростков нейронов, работу ионных насосов и передачу сигналов внутри клеток. Также оказалось, что у пациентов с болезнью Альцгеймера в два раза чаще встречается замена аминокислоты гистидин на глутамин по сравнению с контрольной группой. Другие аминокислотные замены были скорее связаны с возрастными изменениями в мозге.
Ученые обнаружили, что чаще всего аминокислотные замены у пациентов с болезнью Альцгеймера происходят в белках, участвующих в передаче сигналов между нейронами. Скорее всего, это может служить причиной нарушения работы мозга при заболевании.
«В дальнейшем мы хотим масштабно исследовать аминокислотные замены, возникающие и при других патологиях. Это необходимо, чтобы повысить специфичность анализа: многие замены могут быть следствием сопутствующих процессов, например, воспаления. Сравнивая же разные патологии, можно выделить изменения, связанные именно с конкретным заболеванием», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Ирина Тарасова, кандидат физико-медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследования структуры веществ Института энергетических проблем химической физики имени В.Л. Тальрозе ФИЦ ХФ РАН.
Текст: пресс-служба РНФ
Emekeeva DD, Chen J, Yang Y, Yang J, Gorshkov MV, Tarasova IA. Mapping protein variants associated with Alzheimer’s disease by mass-spectrometry based de novo sequencing assisted strategy. Journal of Alzheimer’s Disease. 2026;0(0). doi:10.1177/13872877251414414