Как нейтрализовать «белок забывчивости»
Подавление молекулы, связанной со старением и болезнью Альцгеймера, укрепляет память
NanoNewsNet по материалам University of Haifa:
Researchers find a way to improve memory by suppressing a molecule that links aging to Alzheimer’s disease
В новом исследовании, проведенном на кафедре нейробиологии в Университете Хайфы и недавно опубликованном в журнале The Journal of Neuroscience (Ounallah-Saad et al., Genetic or Pharmacological Reduction of PERK Enhances Cortical-Dependent Taste Learning), ученые нашли способ улучшить память, манипулируя молекулой, тесно связанной с болезнью Альцгеймера, функция которой, кроме того, нарушена в старости.
Впервые исследователи достигли успеха в манипулировании активностью этой молекулы, не вызывая каких-либо когнитивных нарушений.
«Мы знаем, что при болезни Альцгеймера функция этого белка, известного как PERK, нарушена. Наш успех в манипулировании его экспрессией без какого-либо отрицательного влияния на функционирование мозга открывает путь к улучшению памяти и, возможно, даже к замедлению развития патологии при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера», – говорит профессор Коби Розенблюм (Kobi Rosenblum), возглавляющий лабораторию, в которой было проведено это исследование.
Предыдущие исследования, проведенные в Университете Хайфы и других лабораториях по всему миру, показали, что протекающий в мозге процесс запоминания получаемой информации напрямую связан с синтезом белков; высокие темпы производства белка обусловливают хорошее запоминание (информация при этом сохраняется в течение длительного времени), в то время как низкие темпы ослабляют процесс запоминания. Информация, полученная при низком уровне синтеза белков, вряд ли будут запечатлена в долговременной памяти и, значит, будет забыта.
В данном проекте ученые изучили активность белка elF2alfa, регулятора, определяющего скорость синтеза белка в головном мозге в процессе запоминания.
Из предыдущих работ исследователи знали, что существует три основных молекулы, действующих на этот белок и либо заставляющих его выполнять свою функцию, либо блокирующих ее. На первом этапе они решили определить относительную важность и задачу каждой из этих молекул. После проведения экспериментов на тканевом и клеточном уровнях исследователи пришли к выводу, что основной молекулой, управляющей активностью elF2alfa, является молекула белка PERK.
«Тот факт, что мы определили PERK как самый важный регулятор, имеет особое значение», – говорит доктор Уналлах-Саад (Ounallah-Saad), сотрудник лаборатории профессора Розенблюма. «Во-первых, конечно, мы определили доминантный компонент. Во-вторых, из предыдущих исследований мы уже знали, что при дегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, функция PERK нарушена. В-третьих, PERK действует в различных клетках, в том числе в нейронах, как система контроля и регулятор метаболического стресса. Иными словами, мы нашли молекулу, которая оказывает огромное влияние на процесс запоминания, функция которой, как мы знаем, нарушена у людей с болезнью Альцгеймера».
На втором этапе исследования ученые выяснили, можно ли управлять этой молекулой у крыс таким образом, чтобы улучшить память. Для этого они использовали два хорошо известных метода – низкомолекулярные ингибиторы и внесение генетических изменений в клетки мозга с помощью вируса, применяемого в генной терапии.
После подавления активности PERK или снижения уровня его экспрессии посредством генных манипуляций исследователи обнаружили 30%-е улучшение памяти как о положительном, так и о негативном опыте. Кроме того, крысы демонстрировали улучшенную долговременную память и повышенную поведенческую пластичность, становясь более способными «забывать» негативный опыт. Другими словами, на поведенческом уровне было ясно, что манипуляция PERK любым из двух методов улучшила память и когнитивные способности.
Изучив ткань на клеточном и молекулярном уровне, исследователи обнаружили, что предпринятые ими шаги действительно остановили экспрессию PERK, что позволило регулятору – белку elF2alfa – работать лучше и увеличить скорость синтеза белка. Более того, существовала очевидная корреляция между памятью и степенью подавления PERK: чем сильнее был подавлен PERK, тем лучше была память.
В предыдущих экспериментах с манипуляцией белком PERK у генно-инженерных животных, как правило, наблюдалось стереотипное поведение.
«Мозг работает самым сложным образом, и каждое его действие тесно связано со многими другими действиями», – поясняет доктор Уналлах-Саад. «В нашем исследовании нам удалось сохранить такой контроль над PERK, что он не влиял на извлечение существующей в памяти информации и не причинял какого-либо другого вреда когнитивным функциям».
«Этим исследованием мы доказали, что можно усилить процесс белкового синтеза в мозге и создать более стойкие воспоминания, сохраняющиеся в течение длительного времени. В тот момент, когда мы сделали это, манипулируя молекулой, о которой известно, что ее функция нарушена у людей с болезнью Альцгеймера и что она связана с процессом старения, мы проложили путь к разработке лекарств, которые могут замедлить развитие неизлечимых болезней, таких как дегенеративные заболевания головного мозга, главная среди которых болезнь Альцгеймера», – прокомментировал свою работу профессор Розенблюм.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
24.11.2014