Белок синуклеин, ответственный за образование амилоидных отложений при болезни Паркинсона, в здоровых клетках существует в полимерной форме, и, чтобы образовать токсичный амилоидный осадок, ему сначала надо выйти из состава нормальных белковых комплексов.

Нейродегенератинвые заболевания обычно связывают с образованием амилоидов — отложений неправильно свёрнутого белка в нервных клетках. Правильная работа белковой молекулы целиком и полностью зависит от её пространственной укладки, или фолда, и нарушения в трёхмерной структуре белка обычно приводят к заболеваниям разной степени тяжести. Иной способ укладки может привести ко взаимному «слипанию» белковых молекул и образованию осадка, амилоидных тяжей, что в конечном счёте губит клетку.

В случае болезни Паркинсона амилоидные скопления в нейронах, называющиеся тельцами Леви, состоят преимущественно из белка альфа-синуклеина. Довольно долго считалось, что альфа-синуклеин существует в здоровых нейронах в хорошо растворимой мономерной форме, но при нарушении в 3D-структуре (например, из-за мутации) его молекулы начинают неудержимо и бесконтрольно олигомеризоваться — слипаться в комплексы, образуя амилоидные отложения.

Рис. 1. Срез через тельце Леви; синуклеин окрашен синим. (Фото Lysia Forno).

Исследователи из Больницы Бригама в Бостоне и медицинского факультета Гарвардского университета заявляют, что всё это многолетнее заблуждение.

По их мнению, в здоровой клетке присутствуют вовсе не одиночные молекулы синуклеина, а крупные комплексы, которые, тем не менее, хорошо растворимы. В таком состоянии белок защищён от бесконтрольного «самослипания» и выпадения в осадок.

Каким образом синуклеину удавалось так долго водить за нос научное сообщество? Как пишут авторы в журнале Nature, учёные в каком-то смысле виноваты сами. С синуклеином долгое время обращались экстремально жёсткими методами: одной из его характерных черт считается устойчивость к температурной денатурации и химическим детергентам. Он не сворачивается и не выпадает в осадок даже при кипячении. (А что происходит с белками при кипячении, известно всем, — достаточно сварить яйцо.) Во многом из-за этого все считали, что в живой клетке он существует в виде хорошо растворимых одиночных молекул, которые не так-то просто заставить олигомеризоваться и выпасть в осадок. Из чисто технических соображений его проще было выделять из клеток в жёстких условиях, а потому его всегда наблюдали в виде одиночных, мономерных молекул, поскольку нарушались межмолекулярные взаимодействия. Но когда учёные предприняли попытку получить этот белок из биологического материала с помощью более мягких методов, они обнаружили, что в здоровой клетке синуклеин существует в виде тетрамеров, то есть соединённых друг с другом четырёх молекул белка.

Немаловажным представляется ещё и то обстоятельство, что для выделения и изучения синуклеина исследователи использовали человеческие клетки крови и нервной ткани, а не работали с бактерией для получения белка. Эксперименты показали, что белок в тетрамерной форме весьма устойчив к агрегации и выпадению в осадок: в течение всего эксперимента, который длился 10 дней, тетрамеры синуклеина так и не проявили склонность к образованию чего-нибудь амилоидного. Напротив, мономеры синуклеина уже через несколько дней начали образовывать характерные кластеры, которые к концу опыта оформлялись в настоящие амилоидные тяжи.

Следовательно, заключают исследователи, чтобы выпасть в осадок, синуклеин должен сначала мономеризоваться, выйти из состава тетрамерных комплексов. А значит, необходимо пересмотреть привычные способы терапии, используемые при болезни Паркинсона. Если раньше все усилия направлялись на то, чтобы не допустить полимеризации синуклеина, то в свете полученных результатов необходимо действовать как раз наоборот: удерживать белок в «здоровом» полимерном состоянии и предотвращать выход молекул из тетрамерных комплексов, чтобы они не получили шанса к беспорядочному слипанию и образованию пресловутых амилоидных отложений.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Tim Bartels, Joanna G. Choi & Dennis J. Selkoe α-Synuclein occurs physiologically as a helically folded tetramer that resists aggregation. – Nature. – 477. – 107 –110 (01 September 2011) doi:10.1038/nature10324; Published online 14 August 2011.