Nowe badania naukowców ze Szpitala Dziecięcego St. Jude rzucają światło na mało poznaną rolę białka midkiny w kontekście choroby Alzheimera. W pracy opublikowanej na łamach Nature Structural & Molecular Biology badacze po raz pierwszy przekonująco wykazali, że midkina nie tylko towarzyszy procesom neurodegeneracyjnym, ale może pełnić funkcję ochronną – blokując formowanie toksycznych złogów beta-amyloidu w mózgu. To odkrycie może przyczynić się do rozwoju nowych strategii terapeutycznych w walce z tą nieuleczalną chorobą.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jakie nowe funkcje pełni białko midkina w kontekście choroby Alzheimera
- W jaki sposób midkina wpływa na agregację beta-amyloidu w mózgu
- Jakie metody badawcze zastosowali naukowcy, by potwierdzić ochronną rolę midkiny
- Dlaczego to odkrycie może mieć znaczenie dla przyszłych terapii neurodegeneracyjnych
Czym jest midkina i dlaczego jest ważna?
Midkina to małe białko należące do rodziny czynników wzrostu, występujące obficie w okresie rozwoju embrionalnego, a także uczestniczące w procesach wzrostu i regeneracji komórek. Znana jest z nadmiernej ekspresji w wielu typach nowotworów, co czyni ją użytecznym biomarkerem w onkologii. W kontekście choroby Alzheimera jej rola była dotąd niejasna – wiadomo było jedynie, że midkina występuje w większych ilościach u osób dotkniętych tą chorobą. Najnowsze badania zmieniają ten obraz.
Midkina kontra beta-amyloid – jak przebiega interakcja?
Choroba Alzheimera charakteryzuje się akumulacją beta-amyloidu – białka, które tworzy toksyczne skupiska (plaki) zakłócające funkcjonowanie komórek nerwowych. Naukowcy z zespołu dr. Junmina Penga z Katedry Biologii Strukturalnej i Neurobiologii Rozwojowej postanowili sprawdzić, jak midkina oddziałuje z beta-amyloidem w warunkach laboratoryjnych.
W badaniach zastosowano szereg zaawansowanych technik, w tym testy fluorescencyjne z tioflawiną T (ThT), mikroskopię elektronową, dichroizm kołowy oraz jądrowy rezonans magnetyczny (NMR). Analizy wykazały, że midkina łączy się z beta-amyloidem, hamując jego agregację. Co ważne, odkryto, że midkina zakłóca dwie kluczowe fazy formowania skupisk amyloidu: elongację oraz wtórną nukleację.
Wiemy, że korelacja nie ma związku przyczynowo-skutkowego, dlatego chcieliśmy przekonująco wykazać, że między tymi dwoma białkami zachodzą rzeczywiste interakcje – wyjaśnił Peng.
Silne dowody: co pokazały testy?
Dzięki zastosowaniu tioflawiny T naukowcy byli w stanie wizualizować tworzenie się skupisk amyloidu. W obecności midkiny, sygnał fluorescencyjny ulegał wyraźnemu osłabieniu, co wskazywało na rozpad lub zahamowanie wzrostu tych struktur. Analiza danych potwierdziła, że midkina spowalnia procesy formowania amyloidów na poziomie molekularnym.
Gdy skupiska beta-amyloidu rosną, sygnał staje się słabszy i szerszy, aż w końcu zanika, ponieważ technika ta pozwala analizować tylko małe cząsteczki – powiedział Peng. Ale kiedy dodamy midkinę, sygnał powraca, pokazując, że hamuje ona duże skupiska.
Dowody in vivo: badania na modelu myszy
Kolejnym krokiem było sprawdzenie, jak midkina działa w żywym organizmie. W tym celu zastosowano mysie modele choroby Alzheimera. Okazało się, że u myszy pozbawionych genu midkiny dochodziło do znacznie większej akumulacji beta-amyloidu w mózgu niż u zwierząt z prawidłowym poziomem tego białka. Wyniki jednoznacznie wskazują na ochronną funkcję midkiny w patogenezie choroby.
Midkina jako potencjalny cel terapeutyczny
Nowe ustalenia otwierają obiecującą drogę do projektowania leków, które mogłyby naśladować działanie midkiny i hamować rozwój choroby Alzheimera już na wczesnym etapie jej rozwoju. Kluczowym wyzwaniem będzie teraz lepsze poznanie mechanizmu wiązania midkiny z beta-amyloidem i zaprojektowanie cząsteczek terapeutycznych na tej podstawie.
Chcemy nadal rozumieć, jak to białko wiąże się z beta-amyloidem, aby móc zaprojektować małe cząsteczki, które będą działać w ten sam sposób – powiedział Peng. Mamy nadzieję, że dzięki tym pracom uda nam się opracować strategie leczenia w przyszłości.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Midkina zapobiega agregacji beta-amyloidu – wykazano, że białko to hamuje elongację i wtórną nukleację beta-amyloidu, spowalniając tworzenie toksycznych złogów.
- Potwierdzono interakcje midkiny z amyloidem – za pomocą rezonansu magnetycznego i testów z tioflawiną T naukowcy dowiedli, że midkina wiąże się z beta-amyloidem i zmniejsza jego toksyczność.
- Badania na myszach potwierdziły rolę ochronną – u zwierząt pozbawionych genu midkiny zaobserwowano wyraźnie większą akumulację beta-amyloidu w mózgu.
- Otwiera się nowa ścieżka terapeutyczna – lepsze poznanie mechanizmu działania midkiny może pomóc w projektowaniu leków opóźniających rozwój choroby Alzheimera.
Źródło:
- Nature Structural & Molecular Biology
- St. Jude Children’s Research Hospital
