Новости

20 Марта, 2020 10:49

Ученые выяснили, какие искусственные полимеры помогут лечить болезнь Паркинсона

Российские ученые выяснили, какие из искусственных полимеров способны предотвращать «слипание» потерявших форму белков, ведущее к развитию ряда нейродегенеративных заболеваний, например болезни Паркинсона. Эти полимеры могут стать перспективными соединениями для разработки лекарств нового типа. Работа опубликована в журнале Polymers. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.
Картинка: электронная микрофотография амилоидных фибрилл альфа-синуклеина. Semenyuk et al / Polymers, 2020

Важную роль в нормальной работе белков играет их правильная упаковка и, соответственно, пространственная структура. Под действием различных факторов: высокой температуры, радиации, растворов сильных кислот и щелочей — белки могут терять свою форму, то есть денатурировать. Это негативно сказывается на их работе, а также жизни клетки, а иногда и всего организма. Некоторые «испорченные» белки могут образовывать жесткие агрегаты — амилоиды, складывающиеся в длинные нити, или фибриллы. В такой форме они приобретают устойчивость к растворителям и накапливаются в клетке, а кроме того, способны «портить» другие белки. Амилоиды считают основной причиной болезней Альцгеймера и Паркинсона, некоторых форм сахарного диабета и многих других патологий. В организме восстановление правильной структуры белка обеспечивается сложной системой специальных белков-шаперонов. Их функции очень разнообразны, многие из них синтезируются в ответ на воздействие дестабилизирующих факторов, вызывающих денатурацию ферментов, при которой они теряют свою функцию. Другие шапероны обеспечивают сворачивание в правильную форму только что синтезированных белков, некоторые участвуют в транспорте белков по клеточным органеллам или утилизируют испорченные и неработающие ферменты.

Сейчас ведутся активные разработки искусственных шаперонов. Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова обнаружили, что некоторые заряженные полимеры способны предотвращать агрегацию (слипание) белков в результате денатурации иногда даже эффективнее, чем природные шапероны.

«Мы решили проверить, будут ли эти полимеры так же работать по отношению к амилоидогенным белкам, например альфа-синуклеину, с агрегацией которого связана болезнь Паркинсона. Считается, что предотвращение образования амилоидов альфа-синуклеина поможет в лечении и профилактике этого заболевания. Мы выбрали спектр полимеров, различающихся по заряду, структуре и типу заряженной группы, и провели оценку их влияния на агрегацию альфа-синуклеина», — рассказывает кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ Павел Семенюк.

В ходе исследований ученые добавляли к альфа-синуклеину различные синтетические полианионы и поликатионы — полимеры, заряженные отрицательно или положительно соответственно. Скорость образования амилоидов, их количество и размер оценивали методом спектрофотометрии с использованием специальных красителей. При различии характеристик образцы по-разному поглощают свет. Структуру образованных частиц наблюдали в электронный микроскоп. Оказалось, что некоторые из исследованных полимеров подавляют амилоидную агрегацию и могут быть перспективными соединениями для разработки лекарств нового типа. Кроме того, в клетках нашего организма содержатся полимеры (гепарансульфат и другие гликозаминогликаны, содержащие сульфогруппу), похожие на протестированные учеными, поэтому информация о том, каким образом разные макромолекулы влияют на амилоидную перестройку и агрегацию альфа-синуклеина, важна для понимания причин развития заболеваний.

В работе также принимали участие сотрудники факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М. В. Ломоносова.

17 Сентября, 2020
Создан программный комплекс для моделирования самосборки молекулярных слоев
Российские ученые разработали программу, которая позволяет моделировать процессы на поверхностях тве...
17 Сентября, 2020
Извержения вулканов станут более предсказуемыми
Российские ученые установили закономерности извержения вулканов, выявив влияние вязкости магмы на фо...