Ученые раскрыли долгожданные детали заболевания Паркинсона, исследуя его патогенез и механизмы.
Специалисты из Института медицинских исследований Уолтера и Элизы Холл сделали значимый прорыв в изучении болезни Паркинсона, разобравшись в загадке, оставшейся без ответа на протяжении более 20 лет. Ученым впервые удалось определить структуру человеческого белка PINK1, который играет роль в развитии этого нейродегенеративного расстройства. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
PINK1 представляет собой белок, который имеет отношение к болезни Паркинсона, считающейся одной из наиболее быстро распространяющихся нейродегенеративных заболеваний на планете. Эта болезнь затрагивает миллионы людей по всему миру и в настоящее время является одной из главных медицинских проблем населения пожилого возраста.
Митохондрии занимают центральное место в производстве энергии в клетках организма. Они обеспечивают клетки необходимой энергией путем окисления питательных веществ и синтеза аденозинтрифосфата (АТФ).
В обычных условиях PINK1 накапливается на поверхности поврежденных митохондрий и маркирует их с помощью небольшого белка убиквитина, подавая сигнал о необходимости удаления. Однако при мутациях в гене PINK1 этот механизм сбивается, что приводит к накоплению токсических веществ и гибели клеток мозга — одному из ключевых факторов, способствующих развитию болезни Паркинсона. Это приводит к ухудшению моторных функций, появлению тремора, скованности мышц и нарушению координации.
Одним из основных симптомов болезни Паркинсона является разрушение клеток мозга. В человеческом теле каждую минуту умирает и заменяется около 50 миллионов клеток, но клетки мозга восстанавливаются очень медленно.
Когда митохондрии повреждены, их способность производить энергию снижается, и они начинают выделять токсины, что негативно влияет на клетки мозга. Это также может приводить к когнитивным нарушениям и проблемам с настроением, таким как депрессия и тревога.
В здоровом организме поврежденные митохондрии подвергаются удалению в результате специфического процесса. Тем не менее, при наличии мутации в PINK1 этот механизм нарушается, и поврежденные митохондрии остаются в клетках, что ведет к их гибели. Эффективность удаления поврежденных митохондрий зависит от многих факторов, включая активность белка паркин, который взаимодействует с PINK1.
По словам главного автора работы, доктора Сильви Каллегари, работа PINK1 осуществляется в четыре этапа: сначала он выявляет поврежденные митохондрии, затем связывается с ними, после чего помечает их белком убиквитином, который инициирует процесс утилизации поврежденной митохондрии с помощью белка паркин. Это открытие подчеркивает важность программированной клеточной смерти в поддержании здоровья нейронов.
«Впервые мы смогли увидеть человеческий PINK1 на поверхности поврежденной митохондрии. Теперь нам также известно, как мутации в PINK1, связанные с болезнью Паркинсона, влияют на этот процесс», — добавила доктор Каллегари.
Раскрытие структуры PINK1 создает перспективы для разработки новых лекарственных средств, способных замедлить или остановить прогрессирование заболевания. Ученые надеются, что дальнейшие исследования приведут к созданию препаратов для людей с мутацией в PINK1, открывая новые горизонты в лечении болезни Паркинсона. Также исследователи рассматривают возможность использования молекулярных модуляторов для активизации функций PINK1 в клетках.
