Białka nieuporządkowane a choroba Parkinsona
Od budowania tkanek po transport cząsteczek – białka są podstawą funkcjonowania ludzkiego organizmu. O ile wszystkie białka odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu organizmu w dobrej kondycji, to nie wszystkie są uporządkowane. Okazuje się bowiem, że niektóre są inherentnie zdezorganizowane. „Regiony białek inherentnie nieuporządkowanych (IDR) to segmenty białka, które nie mają stabilnej, zdefiniowanej trójwymiarowej struktury, lecz istnieją jako zbiór dynamicznych konformacji”, wyjaśnia Alfonso De Simone, badacz z Uniwersytetu Neapolitańskiego Federico II(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Nie należy jednak dać się zwieść ich nieuporządkowaniu. Dzięki temu, że mogą łatwo zmieniać kształt i przyjmować różne struktury, IDR pełnią wiele ważnych zadań. Ta sama elastyczność sprawia jednak, że IDR są także podatne na błędy, a mianowicie nieprawidłowe składanie i agregację, które są powiązane z szeregiem chorób neurodegeneracyjnych, a nawet nowotworami. Naukowcom trudno jest ustalić, dlaczego niektóre IDR działają, a inne nie. „Mimo dzisiejszych zaawansowanych technik mikroskopii elektronowej i innych technologii do badania struktur molekularnych, badanie regionów nieuporządkowanych białek, zwłaszcza w kontekście błony komórkowej, pozostaje prawie niemożliwe”, dodaje De Simone. Wkrótce może się to jednak zmienić, także dzięki pracom prowadzonym w ramach finansowanego przez UE projektu BioDisOrder(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Badanie całego procesu agregacji alfa-synukleiny
W ramach projektu, który otrzymał wsparcie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), powstało kilka innowacyjnych narzędzi wykorzystujących połączenie spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego i wieloskalowych symulacji molekularnych. Za pomocą tych narzędzi naukowcy byli w stanie zbadać kompletny proces agregacji alfa-synukleiny (aSyn), IDR, którego agregacja jest powiązana z chorobą Parkinsona. „Nasza praca opisuje z niespotykaną dotąd szczegółowością mechanizmy leżące u podstaw choroby Parkinsona i otwiera drogę do opracowania terapii, które mogą być ukierunkowane na agregację aSyn”, mówi De Simone, który pełni funkcję koordynatora projektu. Naukowcy zwrócili również uwagę na rolę, jaką aSyn odgrywa w powodowaniu zaburzeń mitochondrialnych, które mogą prowadzić do choroby Parkinsona. Opisali także mechanizm, za pomocą którego aSyn pośredniczy w dokowaniu pęcherzyków synaptycznych na powierzchni błony plazmatycznej, wyzwalając w ten sposób uwalnianie neuroprzekaźnika. „Odkrycie to pozwala wyjaśnić, że aSyn, białko wywołujące chorobę Parkinsona, odgrywa ważną rolę w komunikacji neuronalnej w normalnych warunkach”, twierdzi De Simone.
Ustalenia te odgrywają istotną rolę w diagnozowaniu i leczeniu choroby Parkinsona.
Rezultaty badawcze projektu BioDisOrder już teraz mają duży wpływ na medycynę. Sam De Simone pracuje obecnie nad nowym narzędziem do diagnozowania choroby Parkinsona, a przeprowadzone w projekcie badania są wykorzystywane w serii wspólnych prac nad odkrywaniem leków realizowanych z różnymi grupami z UE, Korei Południowej i Stanów Zjednoczonych. Uczeni liczą, że te kierunki badań pozwolą zidentyfikować potencjalne nowe terapie w leczeniu choroby Parkinsona. Wszystkie badania przeprowadzone w ramach projektu zostały opublikowane w różnych wiodących czasopismach naukowych, a metody biofizyczne zostały udostępnione do użytku społeczności naukowej. „Możliwości charakteryzowania procesów biomolekularnych stają się nie ograniczone”, dodaje De Simone. „Wprowadzenie metody z nowymi funkcjami analitycznymi pozwala rozwiązywać problemy, które kiedyś uważano za niemożliwe do scharakteryzowania”.
