Стратегия для помощи клеткам в избавлении от связанного с болезнями "мусора"

Исследователи из Университета Тохоку разработали стратегию, которая может помочь клеткам избавляться от болезнетворного "мусора". Дальнейшие исследования могут привести к методам лечения нейродегенеративных и метаболических заболеваний, синдрома Дауна и, возможно, даже болезней, связанных со старением. Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell.

Клетки обладают естественной способностью регулярно избавляться от ненужных или дисфункциональных белков и органелл. В процессе "аутофагии" мусор помечается соединением под названием убиквитин и затем разрушается внутри крошечных клеточных вакуолей. Аутофагия нарушена при некоторых видах рака, нейродегенеративных и метаболических заболеваниях, поэтому учёные работают над созданием препаратов, способных регулировать этот процесс. Однако детали аутофагии, например, как клетка определяет, какие компоненты пометить убиквитином, изучены слабо.

В предыдущих исследованиях химический биолог Хирокадзу Аримото и его коллеги обнаружили, что аутофагия против вторгающихся бактерий стрептококков инициируется, когда те помечены нуклеиновой кислотой гуанином. Исследователи задались вопросом, может ли маркировка гуанином также запускать аутофагию против других клеточных компонентов.

Их работа привела к созданию молекулы, названной AUTAC (autophagy-targeting chimera). AUTAC состоит из гуанина, присоединённого к "боевой части", которую можно менять для нацеливания на специфические внутриклеточные компоненты. Различные AUTAC успешно нацеливались и метили специфические внутриклеточные белки для аутофагии.

Например, был разработан AUTAC, нацеленный на белок митохондриальной мембраны. Дисфункция митохондрий вызывает некоторые симптомы, часто наблюдаемые при синдроме Дауна, включая болезни сердца, потерю слуха и деменцию, а также ряд заболеваний, связанных со старением.

Этот AUTAC успешно нацелился на фрагментированные митохондрии в клетках, взятых у человека с синдромом Дауна. Это не только ускорило их удаление, но и стимулировало формирование новых, нормально функционирующих митохондрий.

"AUTAC разрушает свою мишень, что делает его инновацией, меняющей правила игры для фармацевтической индустрии, — говорит Аримото. — Современные низкомолекулярные препараты связываются с молекулами, такими как белки, и нарушают их функции, но не разрушают их. Разрушение биомолекул избавляет от всех функций и является более мощным методом".

Команда Аримото сейчас работает над созданием молекул AUTAC второго поколения, которые будут как минимум в 100 раз эффективнее.