Исследователи из Боннского и Оснабрюкского университетов обнаружили белок, дефект которого вызывает двигательные нарушения у мух. Белок также ранее был обнаружен у пациентов с болезнью Паркинсона. Однако до сих пор не было известно, какую функцию он выполняет в клетке. Теперь исследование дает ответ на этот вопрос. Работа, в которой также участвовала Университетская клиника Аахена, теперь опубликована в журнале Science Advances.
В своем исследовании исследовательские группы рассмотрели белок под названием Creld. Недавно проведенное в Бонне исследование показало, что Крельд играет важную роль в развитии сердца у млекопитающих. «Мы хотели выяснить, что именно делает белок», — объясняет доктор Маргрет Хелен Бюлов, преподаватель Института LIMES Боннского университета.
С этой целью исследователи изучили плодовых мушек рода Drosophila , которых они генетически модифицировали таким образом, чтобы они не могли образовывать Creld. У животных характерно замедление сердечного ритма — признак энергетического дефицита. У них также наблюдались серьезные двигательные расстройства. Электростанции клетки, митохондрии, отвечают за обеспечение энергией. Их неисправность может привести к гибели нервных клеток, отвечающих за двигательную функцию человека. Клиническая картина известна как болезнь Паркинсона.
«Поэтому Крельд может играть важную роль не только в нарушении функции сердца, но и в развитии болезни Паркинсона», — говорит доктор Николь Кухаровски из Института LIMES, которая вместе со своей коллегой Мари Паради провела ключевую часть экспериментов в лаборатории. исследование. «Результаты недавнего анализа согласуются с этим. Он предполагает, что у пациентов с болезнью Паркинсона выработка Крельда часто снижена». Но то, как Крельд может быть связан с болезнью Паркинсона, вызывало недоумение: этот белок вообще не обнаружен в митохондриях. Его можно обнаружить исключительно в широко разветвленной сети трубочек, служащей для выработки различных молекул в клетке — эндоплазматическом ретикулуме (ЭР). Как он может оттуда мешать работе клеточных электростанций?
Чтобы выяснить это, исследователи вводили небольшое количество пестицида здоровым плодовым мушкам (то есть тем, которые могут образовывать Creld). Он содержит активный ингредиент ротенон, который, как подозревают, вызывает болезнь Паркинсона у людей. Ротенон действует непосредственно в митохондриях, подавляя ключевой этап производства энергии. После введения пестицида у мух проявлялись двигательные расстройства, сходные с таковыми у мутантов Creld. «Мы также обнаружили, что их митохондрии очень часто контактируют с ER», — объясняет Бюлов.
В дальнейших экспериментах исследователи смогли показать, что определенные классы липидов транспортируются из ЭР в митохондрии во время этого контакта. Эти так называемые фосфолипиды возобновляют производство энергии, ингибируемое ротеноном. С помощью ER митохондрии таким образом пытаются снова увеличить запас энергии. «И доступность Creld, по-видимому, имеет решающее значение для этой передачи фосфолипидов», — отмечает Бюлов. «У мух, которые не могут образовывать Creld, фосфолипиды накапливаются в местах контакта между ЭР и митохондриями. Поэтому они не транспортируются в митохондрии, а накапливаются».
Таким образом, Creld важен для увеличения выработки энергии в клетке. Это согласуется с наблюдением, что мутанты дрозофилы без Creld почти не производят перекись водорода в своих митохондриях — это молекула, образующаяся в качестве отходов во время работы электростанций. Перекись водорода может повредить клетки. До сих пор считалось, что он вырабатывается в избыточных количествах у людей с болезнью Паркинсона или что он не утилизируется должным образом. Это постепенно отравило бы нервные клетки, отвечающие за двигательную функцию.
Однако возможно, что их гибель может быть вызвана другим эффектом, а именно хроническим недостатком энергии, вызванным повреждением или недостаточным производством Creld. «Это тезис, который нам теперь нужно исследовать дальше», — говорит Бюлов, член трансдисциплинарной исследовательской области «Жизнь и здоровье» в Боннском университете.
Нынешний успех также является результатом успешного сотрудничества. Например, основные части работы были выполнены в Оснабрюкском университете. Доктор Джулия Селлин, которая изначально помогала начать исследование, также недавно переехала в университетскую клинику в Аахене. «Сотрудничество с профессором доктором Кристофом Тиле из Кластера передового опыта в области иммуносенсибилизации2 здесь, в Боннском университете, также прошло очень хорошо», — подчеркивает Бюлов.