Dotarcie do źródła choroby Huntingtona: podejście roślinne

Naukowcy zbadali część białka choroby Huntingtona (HD) w roślinach i znaleźli nowy sposób zapobiegania tworzeniu się przez nie toksycznych grudek. Specjalne białko roślinne zidentyfikowane przez zespół może zapobiegać szkodliwej akumulacji w roślinach, a także w niektórych systemach modelowych HD, co pokazuje potencjał tego podejścia jako potencjalnego sposobu leczenia HD.

Rośliny pozostają w swoim środowisku, dosłownie zakorzenione w ziemi, co oznacza, że ​​nie mogą się poruszać, jeśli zaczną napotykać trudne warunki, takie jak ekspozycja na intensywne światło słoneczne, ekstremalne zimno lub irytujące drapieżniki. Aby pomóc w radzeniu sobie z problemami środowiskowymi, z którymi mogą się zmierzyć, rośliny wykształciły wiele wspaniałych sposobów radzenia sobie z nimi, dzięki czemu są bardzo odporne na stres. Wiele roślin może również żyć bardzo długo, dlatego niektórzy naukowcy uważają, że mogą one stanowić klucz do badania i znajdowania nowych leków na ludzkie choroby związane ze starzeniem się.

HD występuje w wyniku zwiększonej liczby CAG w genie Huntingtyny, co oznacza, że ​​rozszerzona forma CAG Białko Huntingtyna zrobiony. Rozszerzony Białko Huntingtyna Mogą tworzyć grudki, a naukowcy uważają, że mogą one powodować różnego rodzaju napięcia w naszych komórkach, przyczyniając się do wystąpienia objawów cukrzycy. W tym badaniu grupa naukowców z Kolonii w Niemczech chciała sprawdzić, czy odporność roślin można rozszerzyć, aby uwzględnić radzenie sobie ze stresem powodowanym przez toksyczne grudki białka HD.

Najpierw zespół badawczy stworzył specjalnie zmodyfikowane rośliny, które sztucznie syntetyzują część białka HD. Posadzili kilka roślin, które były bardzo wysokie Powtórzenie CAG-a Które można spotkać osobiście Wydarzenia HD (69). Wyhodowali także rośliny dla porównania, które były prawie najwyższe Powtórzenie CAG-a Nie. Występuje w każdym białku roślinnym, ale jest mało prawdopodobne, aby spowodował HD u ludzi (28).

W normalnych warunkach odkryli, że zmodyfikowane rośliny wytwarzające białko HD rosły prawie w taki sam sposób, jak rośliny bez białka HD, a w komórkach roślinnych nie tworzyły się żadne grudki białka. Sprawdzili także, że wytwarzanie białek HD nie stymuluje żadnego z systemów reakcji roślin na stres. Jeśli jednak wystawili te rośliny na dodatkowy stres, taki jak wysoka temperatura, zaobserwowali, że tworzą się toksyczne grudki dla obu form białka HD.

W przeciwieństwie do komórek ludzkich, komórki roślinne zawierają specjalne komory zwane chloroplastami, które są odpowiedzialne za wychwytywanie światła, dzięki czemu rośliny mogą wytwarzać żywność i rosnąć. Chloroplasty zawierają wiele wyspecjalizowanych części maszynerii komórkowej, które utrzymują równowagę poziomów białek i oczyszczają uszkodzone lub toksyczne białka, dzięki czemu energia i wzrost pozostają na właściwym torze.

Naukowcy odkryli, że te grupy maszyn czyszczących miały znaczący kontakt z ekspandowanymi białkami HD i zaobserwowali, że kontakt ten zachodzi w chloroplastach, a także w innych częściach komórek roślinnych.W szczególności istniało powiązanie pomiędzy białkiem HD a enzymem zwanym SPP, który tnie inne białka podczas procesu czyszczenia.

Za pomocą mikroskopów zespół przyjrzał się lokalizacji białka HD w komórkach roślinnych. Widzieli dużo białka HD otaczającego chloroplasty, co sugeruje, że te specjalne struktury mogą pomóc roślinie radzić sobie ze stresem związanym z wytwarzaniem białka HD.

Następnie zespół badawczy przyjrzał się, w jaki sposób chloroplasty przetwarzają białko HD. W swoim badaniu zaobserwowali, że chloroplasty były w stanie wchłonąć białko HD, gdy unosiło się w pobliżu, a następnie je usunąć.

Następnie chcieli zobaczyć, co by się stało, gdyby powstrzymali chloroplasty przed oczyszczaniem białek lub przemieszczaniem cząsteczek do środka i na zewnątrz. Aby w ten sposób rozbić chloroplasty, użyli różnych środków chemicznych i w obu przypadkach rośliny wykazały akumulację białka HD i potencjalnie szkodliwe grudki. Dostarczyło to dalszych dowodów na to, że chloroplasty odgrywają bardzo ważną rolę w postępowaniu z białkiem HD.

Cząsteczka SPP może pomóc w oczyszczeniu białka w roślinach i stwierdzono, że ma kontakt z białkiem HD. Czy SPP może pomóc w rozwiązaniu problemu skupisk białek HD w innych kontekstach – np. w komórkach hodowanych na szalkach lub w zwierzęcym modelu HD?

W końcowej części badania naukowcy dodali gen SPP do różnych modeli HD, aby zobaczyć, co stanie się z białkiem HD. Najpierw zbadali ludzkie komórki na naczyniu i odkryli, że SPP zatrzymuje gromadzenie się grudek białka HD.

Na koniec opracowano mikroskopijne robaki, które wytwarzają białko HD, także z SPP lub bez. Robaki z SPP miały znacznie niższą masę białka HD i mogły poruszać się lepiej niż te bez niego.

Prawdopodobnie minie jeszcze długa droga, zanim osoby chore na HD otrzymają dawki SPP w celu leczenia objawów. Zespół badawczy odpowiedzialny za to badanie jest jednak przekonany, że szukając roślin odpornych na trudne warunki powodujące zlepianie się białek, można uzyskać cenniejsze informacje na temat leczenia chorób człowieka.

To innowacyjne i nieco dziwaczne podejście oparte na roślinach może być obiecujące w zakresie opracowania potencjalnych nowych metod leczenia chorób takich jak HD.