Транспозоны и тау-протеин
Накопление в ткани мозга тау-протеина – одна из ключевых характеристик болезни Альцгеймера. Оно приводит к прогрессирующей гибели нервных клеток. Много лет ученые пытались понять, почему клетка гибнет при агрегации в ней тау-протеина. Единственное, что удалось выяснить – такие нейроны теряют геномную стабильность.
Под нестабильностью генома понимается повышенная склонность к изменениям генетического материала – мутациям или другим нарушениям. Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора (Baylor College of Medicine, США) под руководством Джошуа Шульмана (Joshua Shulman) сосредоточились на поиске причинно-следственной связи между накоплением тау-протеина в нейронах и геномной нестабильностью.
Предыдущие исследования ткани головного мозга пациентов с различными неврологическими заболеваниями и животных моделей показали, что в нейронах развивается не только геномная нестабильность, но и активируются транспозоны – короткие фрагменты ДНК, которые не участвуют в синтезе белка, а ведут себя скорее как вирусы: они создают свои копии, которые вставляются в геном и приводят к мутациям. Большая часть транспозонов находится в клетке в неактивном состоянии, но они могут «просыпаться» в процессе старения организма или при некоторых заболеваниях. Авторы задались целью проверить степень активности этих фрагментов ДНК при связанном с болезнью Альцгеймера накоплении тау-протеина.
Исследователи проанализироали данные крупного популяционного исследования, проведенного в Медицинском центре Университета Раша (Rush University) в Чикаго. В этом исследовании за участниками наблюдали в течение жизни, а после смерти оценивали состояние головного мозга.
Шульман и соавторы изучили 600 образцов головного мозга людей с высоким содержанием тау-протеина в нейронах. Затем они оценили количество активных транспозируемых генетических элементов. Для этого понадобилось разработать специальное программное обеспечение. Был проведен статистический анализ, в котором сравнили количество активных транспозируемых элементов с накоплением тау-протеина. Исследователи обнаружили достоверную зависимость между этими показателями.
Другое исследование авторов показало, что тау-протеин нарушает плотно упакованную архитектуру генома. Считается, что она ограничивает работу генов, а нарушение упаковки может их активировать. Хранение плотно упакованной ДНК, возможно, является важным механизмом подавления активности транспозируемых элементов, которые приводят к мутациям.
Таким образом, тау-протеин, вероятно, влияет на архитектуру генома, и это – один из механизмов активации транспозируемых генетических элементов, накопления мутаций и гибели нейронов при болезни Альцгеймера.
Чтобы подтвердить эти результаты, были проведены эксперименты на плодовых мухах с моделью болезни Альцгеймера. Изменения, которые запускает тау-протеин, были подобны тем, которые наблюдались в посмертных образцах человеческого мозга: транспозируемые элементы активировались, в конечном итоге приводя к нейродегенерации.
Авторы считают, что данные, полученные в их работе, несут новые и потенциально важные идеи, которые помогут до конца раскрыть механизмы болезни Альцгеймера, но предстоит еще много работы в этом направлении.
Статья C. Guo et al. Tau Activates Transposable Elements in Alzheimer’s Disease опубликована в журнале Cell Reports.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Baylor College of Medicine: Research links Tau aggregates, cell death in Alzheimer’s.