Команды ученых из Австралии и США использовали клетки дрожжей и млекопитающих, чтобы обнаружить связь между генетическими и экологическими причинами болезни Паркинсона.
Дрожжи – одноклеточные организмы, широко используемые в биологических исследованиях, поскольку их структура напоминает структуру клеток животных и человека. Дрожжи имеют много общих генов или их функциональных эквивалентов с людьми и дают возможность проверять или тестировать тысячи генов и анализировать их эффекты.
Два гена (альфа-синуклеин и PARK9) по отдельности были связаны с формами болезни Паркинсона, в то время как отравление марганцем может вызывать симптомы болезни Паркинсона у шахтеров и сварщиков, подвергшихся воздействию высоких уровней марганца. Открытия, связывающие альфа-синуклеин, PARK9 и чувствительность к марганцу, ставшие возможными благодаря исследованиям дрожжей, были опубликованы в феврале в февральском номере престижного международного журнала Nature Genetics.
"Это первый раз, когда мы смогли соединить три части головоломки, связанной с болезнью Паркинсона, и это говорит нам, что мы на правильном пути к пониманию того, что идет не так с этой болезнью" сказал доктор Энтони Купер из Сиднейского института медицинских исследований Гарвана и руководитель проектной группы в Австралии.
Болезнь Паркинсона включает дегенерацию нейронов, вырабатывающих нейромедиатор дофамин. Вскрытие показывает обилие небольшого белка альфа-синуклеина в пораженных областях мозга, поэтому ученые уже некоторое время знают, что чрезмерная экспрессия белка токсична.
Когда европейская группа обнаружила участие PARK9 в наследственной форме болезни Паркинсона, они исследовали некоторые из выживших нейронов пациентов, у которых была «спорадическая» болезнь Паркинсона, в отличие от унаследованных форм болезни, и обнаружили, что они содержат в десять раз больше, чем PARK9, когда по сравнению с аналогичными частями мозга у пациентов без заболевания.
"Возможно, что выжившие нейроны оставались функциональными, в отличие от окружающих их дегенерированных нейронов, потому что высокие уровни PARK9 каким-то образом защищали их," сказал Купер.
"Мало что было известно о функции PARK9, но, поскольку дрожжи содержат эквивалентный ген, мы смогли проанализировать его функцию."
"Мы обнаружили, что высокие уровни PARK9 в клетке уменьшают токсические эффекты альфа-синуклеина. Мы также обнаружили, что это марганцевый насос, теоретически способный удалять избыточные уровни металла из клеток."
"Нам нужно знать, что происходит на критических ранних стадиях болезни, чтобы мы могли ее остановить, но мы можем исследовать человеческий мозг только после смерти, когда был нанесен ущерб. Использование дрожжей позволяет нам изучить ранние стадии повреждения."
Ключевой и озадачивающий вопрос для исследователей в этой области заключался в том, существует ли единственная причина или связанная группа генетических детерминант, которые приводят к потере дофаминергических нейронов или «болезни Паркинсона».
"Мы хотели бы иметь возможность связать все гены, которые, как мы знаем, имеют какое-то отношение к болезни Паркинсона," сказал Купер. "Если вы обнаружите, что задействован центральный путь, это дает гораздо больший потенциал для поиска успешного лечения"
"До сих пор мы связали PARK9, альфа-синуклеин и токсичность марганца. Эти связи не случайны. Они могут влиять на путь, и мы подозреваем, что это центральный путь. Подтвердить это было бы очень интересно."
Доктор Купер в течение нескольких лет сотрудничал с доктором Сьюзан Линдквист из Института биомедицинских исследований Уайтхеда и доктором Аароном Гитлером из Медицинской школы Университета Пенсильвании, чтобы выяснить, как альфа-синуклеин может повредить клетки.
Чтобы подтвердить, что их результаты не были специфичными только для дрожжей, Гитлер, Купер и Линдквист сотрудничали с адъюнкт-профессором Гаем Колдуэллом из Университета Алабамы и адъюнкт-профессором Жан-Кристофом Роше из Университета Пердью в Индиане, которые подтвердили свои результаты в другие системы моделей Паркинсона.
"Мы хотели проверить, применимы ли наши выводы к другим моделям Паркинсона, потому что чем больше моделей они подходят, тем больше вы верите, что они реальны," сказал Купер.
Источник: Исследование Австралии