Исследователи из Университета Алабамы определили в моделях на животных фермент, который связывает генетические пути, контролирующие старение, со смертью дофаминовых нейронов, что является клиническим признаком болезни Паркинсона.
Необходимы дальнейшие исследования, но позже, по словам ученых, фермент может оказаться мишенью для активизации усилий по предотвращению или уменьшению проблем, связанных с нарушением работы нейронов, продуцирующих дофамин, в мозгу больных пациентов.
"Выявление метаболических факторов, которые поддерживают здоровье клеток, от факторов, продлевающих жизнь животных, оставалось недостижимой целью," сказал доктор. Гай Колдуэлл, профессор биологических наук UA и главный автор статьи. "Это шаг в этом направлении."
Исследование показывает "молекулярное пересечение" где встречаются связанные со старением дегенерация и нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона, – сказал Колдуэлл.
Результаты, запланированные к публикации в выпуске журнала Cell Metabolism от 1 июля, показывают, что ген, который, как выяснили ученые, является "нейрозащитный" также кодирует основной фермент расщепления глюкозы в пути гликолиза. Гликолиз – это основной клеточный путь, с помощью которого клетки расщепляют сахар для выработки энергии.
Четырнадцать из 17 соавторов статьи, включая докторов. Дженис О’Доннелл и Ким Колдуэлл, профессора биологических наук, являются или были на момент исследования связаны с UA, в том числе несколько студентов бакалавриата.
Адам Найт, двукратный выпускник UA, сейчас работает над докторской диссертацией в Кембриджском университете, является ведущим автором. Доктор. Сиоахуи Янь, ученый-постдокторант UA, и нынешние докторанты UA, Сиюань Чжан и Рами Аджури, также были ключевыми участниками.
Результаты исследований были получены на моделях лабораторных животных UA, включая нематод и червей, известных как C. elegans, а также плодовых мух, известных как Drosophila melanogaster. Дополнительные тесты были проведены сотрудниками Гарвардского университета, которые использовали нейроны, выделенные из мозга мышей, для подтверждения результатов UA.
Колдуэлл сказал, что шестилетнее исследование началось с накопления списка из 625 генов, которые, как показали предыдущие исследования, участвуют как в старении, так и в молекулярных проблемах, связанных с болезнью Паркинсона.
Посредством многоуровневого процесса скрининга исследователи лаборатории Колдуэлла идентифицировали несколько генетических факторов, которые проявляли функциональный эффект у червей, но затем сосредоточились на том, что станет целевым ферментом, известным как GPI-1 или глюкозо-6-фосфат. изомераза. Этот фермент играет хорошо известную роль в процессе гликолиза.
Когда исследователи в лаборатории О’Доннелла использовали генетические и биохимические методы, чтобы сделать этот фермент неработоспособным у плодовых мух, их способность двигаться была затруднена, и их нейроны в их мозгу были более легко повреждены.
"Нематоды и плодовые мухи очень разные," О’Доннелл сказал, "поэтому открытие этой связи между здоровьем нейронов и этим ферментом в обоих организмах, а также в нейронах мышей, является очень захватывающим, потому что оно говорит нам, что мы обнаружили, что, вероятно, также важно для нашего мозга."
По словам Колдуэлла, по мере увеличения средней продолжительности жизни и процента пожилых людей становится все более важным искать меры, которые потенциально могут помочь этим продолжительным годам стать более здоровыми.
"Исследования могут помочь нам отличить вещи, которые поддерживают наши нейроны в здоровом состоянии, от вещей, которые просто поддерживают нашу жизнь," он сказал. "Это различие между продолжительностью жизни и продолжительностью здоровья становится все более важным по мере старения нашего населения."
В рамках проекта также было подтверждено использование модельных систем на животных, чтобы быстрее сосредоточиться на потенциальных терапевтических целях.
"Он показывает, как мы можем сузить те растущие списки генетических модификаторов, которые обнаруживаются в популяциях пациентов, и найти те, которые функционально важны для выживания нейронов," Колдуэлл сказал.
Исследование, финансируемое грантами Национального института здравоохранения Колдуэллу и О’Доннеллу, также предоставило студентам из UA возможность положительно повлиять на их профессиональное будущее.
"В нем подчеркивается, как студенты-исследователи могут сыграть существенную роль в крупных биомедицинских исследованиях," Колдуэлл сказал. Соавторы бакалавриата финансировались за счет гранта Медицинского института Говарда Хьюза и пожертвований групп поддержки пациентов с болезнью Паркинсона в Хантсвилле и Бирмингеме.