Новости

1 марта, 2022 15:38

Двойная игра: химики объяснили неоднозначную роль цинка в развитии болезни Альцгеймера

Российские ученые с помощью компьютерного моделирования обнаружили, что избыточное количество цинка замедляет развитие болезни Альцгеймера. Этот металл включается в состав скоплений нейротоксичных белков, которые образуются в мозге во время заболевания, поэтому ранее считалось, что он только способствует их появлению. Открытие поможет разработать новые способы борьбы с нейродегенеративными заболеваниями на ранних стадиях. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Источник: Jeremy Hiebert / Flickr.com, CC BY-NC 2.0
Модель начальной стадии образования агрегатов из амидоидов, в которой четыре белковых молекулы соединяются с двумя ионами цинка. Источник: Алексей Аджубей
3 / 4
Источник: Jeremy Hiebert / Flickr.com, CC BY-NC 2.0
Модель начальной стадии образования агрегатов из амидоидов, в которой четыре белковых молекулы соединяются с двумя ионами цинка. Источник: Алексей Аджубей

Развитие у пожилых людей нейродегенеративных заболеваний — одна из серьезнейших проблем современной медицины, особенно с учетом тенденции к старению населения Земли. Многие из расстройств, в том числе болезнь Альцгеймера, пока не поддаются лечению, и, чтобы разработать лекарственные препараты, крайне важно понимать причины появления патологий.
На молекулярном уровне развитие болезни Альцгеймера вызывают амилоиды — неправильно свернутые белки. Они не только повреждают клетку, в которой образуются, но и «портят» другие белки, запуская сложный цепной процесс, приводящий к появлению нейротоксичных скоплений — амилоидных бляшек. Такие структуры закупоривают сосуды мозга и становятся одной из причин гибели нейронов. Исследования структуры амилоидов показали, что в них содержатся ионы двухвалентных металлов, в частности цинка. Они помогают создавать связи между отдельными молекулами неправильно свернутых белков, что ускоряет образование нейротоксичных агрегатов.

В своей новой работе химики из Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН (Москва) создали компьютерную модель, воспроизводящую взаимодействие ионов цинка с молекулами амилоидов, и выяснили, что роль этого металла не так очевидна, как полагали ранее. Химики смоделировали три случая: когда количество ионов цинка не превышало число молекул амилоидов, когда металл находился в избытке и когда его совсем не было.

Оказалось, что, если цинка было в несколько раз меньше, чем молекул амилоидов, нейротоксичные агрегаты образовывались очень быстро. Когда ионы металла присутствовали в избытке, реакция практически полностью прекращалась. Это происходило благодаря тому, что цинк присоединялся ко всем особым участкам амилоидов (координационным центрам), которые могли бы связаться с соседними белковыми молекулами в процессе образования агрегатов. Принцип таков, что ион может взаимодействовать с центрами нескольких белков сразу, служа мостиком между ними. Однако если цинка слишком много, он займет все доступные «посадочные места», молекулам не придется делить один ион, а значит, связи между ними тоже не образуется. Таким образом, ионы металла разрывали цепочку патологичных взаимодействий.

«Наша работа показала, что роль цинка в развитии болезни Альцгеймера противоречива. Исследование поможет в будущем разработать лекарства нового типа для борьбы с ней. В дальнейшем мы планируем изучить роль других металлов, входящих в состав амилоидов, в процессе образования нейротоксичных агрегатов», — рассказывает Алексей Аджубей, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН.
18 мая, 2022
Новые графитоподобные катализаторы помогут с рекордной эффективностью получать топливо для солнечной водородной энергетики
Новосибирские ученые предложили метод синтеза высокоактивного фотокатализатора для получения водород...
16 мая, 2022
Ученые синтезировали стабильные светящиеся нанометки, перспективные для диагностики рака
Санкт-Петербургские физики вместе с коллегами из Городского университета Гонконга предложили способ ...