Білок тау демонструє несподівані переваги в зниженні пошкоджень мозку

Дослідження, проведене вченими з Медичного коледжу Бейлора та Неврологічного дослідницького інституту Ієна та Дена Дункана при Дитячій лікарні Техасу, показало, що білок тау, відомий як ключовий фактор у розвитку кількох нейродегенеративних захворювань, включаючи хворобу Альцгеймера, також має позитивну функцію в мозку. Тау зменшує пошкодження нейронів, спричинене надлишком активних форм кисню (АФК) або вільних радикалів, та сприяє здоровому старінню. Дослідження було опубліковано в журналі Nature Neuroscience.

«АФК – це природні побічні продукти різних клітинних функцій в організмі. Хоча низький рівень АФК корисний, надмірний рівень шкідливий для клітин, оскільки він викликає утворення токсичних форм інших молекул, що призводить до оксидативного стресу, включаючи перекисні ліпіди», – сказав провідний автор дослідження, доктор Ліндсі Гудман, постдокторант лабораторії доктора Х'юго Беллена. «Нейрони особливо чутливі до оксидативного стресу та будуть знищені, якщо рівень перекисних ліпідів не контролювати належним чином».

Ліпідні краплі захищають мозок від окисного пошкодження

З'являється все більше доказів того, що наш мозок виробив кілька нейропротекторних стратегій для боротьби з пошкодженнями, викликаними активними формами кислорода.

Одна з таких стратегій, відкрита командою Беллена у 2015 році, полягає в тому, що нейрони експортують ці токсичні перекисні ліпіди до сусідніх гліальних клітин, які потім поєднують їх у ліпідних краплях для зберігання та подальшого виробництва енергії. «Цей процес ефективно видаляє та нейтралізує ці токсичні ліпіди», – зазначив Гудман. «У цьому дослідженні ми вивчили роль тау-білка в утворенні ліпідних крапель у гліальних клітинах».

Команда дослідників виявила, що нормальний ендогенний тау-протеїн у мух необхідний для утворення ліпідних крапель у гліальних клітинах та для захисту від активних форм кисню (ROS) у нейронах. Аналогічно, тау-протеїн необхідний для утворення ліпідних крапель у гліальних клітинах, отриманих від щурів та людей.

Хоча експресія нормального людського тау-білка була достатньою для відновлення формування та дозрівання ліпідних крапель у гліальних клітинах мух, яким бракувало нативного тау-білка, коли цей людський тау-білок містив мутації, пов'язані з підвищеним ризиком хвороби Альцгеймера, глія не могла утворювати ліпідні крапельки у відповідь на активні форми кисню (ROS) у нейронах.

Це свідчить про те, що мутації в тау-білку можуть знижувати нормальну здатність білка запобігати оксидативному стресу, а також спричиняти накопичення білка, типове для цього захворювання, як описано в попередніх дослідженнях. Загалом, ці дані підтверджують нову нейропротекторну роль тау-білка в боротьбі з токсичністю, пов'язаною з активними формами активних форм кисню.

Додаткові зв'язки із захворюваннями були виявлені за допомогою моделей мух та щурів, що демонструють стани, викликані тау-білком, у яких людський тау-білок з мутаціями надмірно експресувався в гліальних клітинах. У цих сценаріях дослідники знову спостерігали дефекти в ліпідних краплях гліальних клітин та загибель клітин у відповідь на активні форми кисню (ROS) у нейронах. Це показало, що тау-білок є дозозалежним регулятором ліпідних крапель гліальних клітин, і що його надмірна або занадто низька концентрація може бути шкідливою.

«Виявивши дивовижну нову нейропротекторну роль тау-білка, дослідження відкриває шлях до потенційних нових стратегій уповільнення, звернення та лікування нейродегенеративних захворювань», — сказав Беллен, автор статті. Він є професором молекулярної біології та генетики в Бейлорському університеті та очолює кафедру нейрогенетики в Duncan NRI. Беллен також є професором ембріональної біології в Бейлорському університеті.

На відміну від своєї звичайної «негативної» ролі в нейродегенеративних захворюваннях, це дослідження демонструє, що тау-білок також відіграє позитивну роль у гліальних клітинах, допомагаючи зв'язувати токсичні ліпіди, зменшуючи оксидативне пошкодження та таким чином захищаючи мозок. Однак за відсутності тау-білка або за наявності дефектних тау-білків цей захисний ефект втрачається, що призводить до розвитку захворювань.