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Ein menschliches Enzym kann der Schlüssel für die Aufklärung der Alzheimer-Krankheit sein

Proteinaggregate sind das Markenzeichen einer Reihe von neurodegenerativen Erkrankungen. Neue Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift PLOS Biologyuntersucht ein menschliches Enzym, das diese störenden Plaques auflöst.


Abnormaler Proteinaufbau (hier gezeigt) ist an einer Reihe neurodegenerativer Zustände beteiligt, einschließlich der Alzheimer-Krankheit.

In den Vereinigten Staaten sind bereits Millionen von Menschen von neurodegenerativen Erkrankungen betroffen. Sie neigen dazu, im mittleren bis späteren Leben zu streiken, und da die Bevölkerung immer länger zu leben beginnt, steigt die Zahl der Fälle.

Nach einigen Schätzungen werden in den USA in 30 Jahren 12 Millionen Menschen mit einem neurodegenerativen Zustand leben.

Diese Krankheiten umfassen Alzheimer, Parkinson, Lou Gehrig-Krankheit (oder Amyotrophe Lateralsklerose) und Huntington-Krankheit. Neurodegenerative Zustände, die durch eine langsame Verschlechterung der Neuronen gekennzeichnet sind, beeinträchtigen allmählich die emotionalen, kognitiven und Gedächtnisfunktionen.

Beunruhigend ist, dass keine dieser Bedingungen geheilt werden kann. Im Allgemeinen konzentriert sich die Behandlung auf die Behandlung von Symptomen und die Verlangsamung des Fortschreitens der Krankheit. Daher untersuchen viele Forscher mögliche Wege, um sie anzugehen.

Es ist bekannt, dass viele neurodegenerative Zustände einen Aufbau von amyloidbildenden Proteinen beinhalten. Zum Beispiel entwickeln die Gehirne von Menschen mit Alzheimer-Krankheit Aggregate von Tau-Proteinen und diejenigen von Menschen mit Parkinson-Krankheit entwickeln Sammlungen von Alpha-Synuclein.

Amyloide sind kurz gesagt Proteine, die ungewöhnlich gefaltet werden, sich zusammenklumpen und unlösliche Oligomere und Fibrillen bilden.

Amyloide, Prolin und CyP40

Die abnormen Proteinaggregationen bei neurodegenerativen Erkrankungen enthalten alle eine Aminosäure, die Prolin genannt wird. Die einzigartige Struktur dieses Proteins führt dazu, dass sich die Aminosäureketten verbiegen, wodurch sich Bereiche des Proteins aneinander stapeln und die Bildung von Amyloid begünstigt.

Vor kurzem untersuchte ein Team von Wissenschaftlern der University of South Florida in Tampa das Potenzial eines menschlichen Enzyms, den Aufbau von Proteinaggregaten unter neurodegenerativen Bedingungen zu beeinflussen. Unter der Leitung der Professoren Jeremy Baker, Laura Blair und Chad Dickey konzentrierten sich die Forscher auf das Enzym Cyclophilin 40 (CyP40).

Während der normalen Proteinfaltung fungiert CyP40 als Chaperon - das heißt, es nimmt Prolinen zum Ziel und steuert es, steuert deren ausgeprägte Kettenbiegung und unterstützt die Entwicklung von Amyloiden. Insbesondere werden Prolinen in sogenannten Beta-Turns gefunden, einem Markenzeichen von Aggregaten in vielen neurodegenerativen Zuständen.

Obwohl CyP40 wie bei den meisten Enzymen ein Teil des Problems zu sein scheint, kann es auch in umgekehrter Reihenfolge arbeiten. Es kann die Proteine ​​auflösen, indem es die Beta-Windungen auflöst und dadurch die Aggregate entfaltet.

Mit einem Mausmodell der Alzheimer-Krankheit stellte das Team fest, dass CyP40 die Bildung von aggregiertem Tau reduzieren und es dadurch löslicher machen könnte. Dies verhinderte die Entartung von Neuronen und reduzierte einige der negativen kognitiven Folgen. In ähnlicher Weise brach CyP40 das Parkinson-Aggregat Alpha-Synuclein ab.

Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass dieses Enzym Aggregate in vitro abbauen kann, aber es ist das erste Mal, dass CyP40 die Amyloid-Proteine ​​in einem Tiermodell für neurodegenerative Erkrankungen disaggregiert.

Wie funktioniert CyP40?

In dieser Phase ist nicht ganz klar, wie CyP40 Amyloidproteine ​​abbaut, die Autoren bieten jedoch zwei mögliche Erklärungen. Entweder bindet es direkt an Prolin und entfaltet die Aggregate, oder es bindet sich an das Protein, bevor es aggregiert, und verhindert so, dass es zukünftig verklumpen kann.

Die Bedeutung dieser Ergebnisse ist klar. Zwar muss noch mehr Arbeit geleistet werden, um die Wirkungsmechanismen zu verstehen, aber ein Werkzeug zum Auflösen der missgefalteten Proteine ​​könnte einen entscheidenden Beitrag zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen leisten.

CyP40 ist nicht das einzige Enzym, das möglicherweise von Nutzen ist. Blair erklärt: "Die Feststellung, dass Cyp40 Klumpen von Tau und Alpha-Synuclein lösen kann, legt nahe, dass es oder eines der mehr als 40 anderen menschlichen Proteine ​​mit ähnlicher Aktivität bei der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eine Rolle spielen kann."

Erfahren Sie, wie eine Störung der Protein-Interaktion die Alzheimer-Krankheit verlangsamen kann.

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