Исследователями Университета Макгилла (McGill University), Канада, описан клеточный механизм, который может служить основой процессов деградации межнейронных взаимосвязей и инициировать развитие болезни Альцгеймера. Ученые выявили, что в тканях головного мозга пациентов с болезнью Альцгеймера молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК), кодирующие синаптические белки, деградируют быстрее, по сравнению с неизмененными клетками мозга. Результаты работы показали, что аномальные уровни протеина RBFOX1 могут служить фактором погрешностей в межнейронных связях, являющихся отличительной чертой болезни Альцгеймера.
Работа, опубликованная в издании «Nature Communications» 13 октября 2017 г., посвящена роли молекул РНК, участвующих в синаптической передаче. Авторы пришли к заключению о том, что в тканях головного мозга пациентов с болезнью Альцгеймера молекулы РНК, определяющие синтез межсинаптических протеинов, подвержены ускоренной деградации по сравнению с аналогичными белками в нервных структурах здоровых людей. Также показано, что протеин, стабилизирующий структуру указанных РНК, менее представлен в нейронах пациентов с болезнью Альцгеймера. В целом же полученные данные свидетельствуют о том, что изменение уровня протеинов RBFOX1 может служить обоснованием дисфункциональных межнейронных взаимосвязей при таких нейродегенеративных процессах, как болезнь Альцгеймера.
Несмотря на то что в настоящее время болезнь Альцгеймера признана наиболее распространенной формой деменции, основные механизмы патологии раскрыты неполностью, что объясняет отсутствие эффективных методов лечения, позволяющих замедлить прогрессирование заболевания. Выводы новой работы, по мнению авторов, позволяют раскрыть один из возможных и основных фрагментов патогенетической головоломки процесса нейродегенерации, который потенциально мог бы послужить разработке более эффективных терапевтических подходов.
Известно, что для передачи генетической информации в клетках организма происходит синтез тысяч различных типов РНК, которые подвергаются физиологическим процессам распада. Однако баланс между производством и деградацией определяет, какая часть данной РНК присутствует в клетке. Несмотря на это, до настоящего времени ученые располагали недостаточной информацией о процессах контроля деградации РНК, главным образом потому, что методы оценки этих механизмов дорогостоящи и не применимы к изучению морфофункциональных характеристик тканей человека.
В предыдущих исследованиях установлена взаимосвязь между процессами деградации РНК и различными заболеваниями. Однако бо`льшая часть этих результатов получена в исследованиях моделей клеточных линий заболеваний. В связи с этим авторы настоящей работы подчеркнули, что задачей исследования была оценка скорости деградации РНК непосредственно в тканях человека. Однако в отсутствие доступных методов ученые сосредоточили внимание на разработке математической модели расчета скорости распада РНК с использованием существующих технологий геномики. По итогам работы в предварительных параллельных исследованиях, проводимых как на клеточной линии in vitro, так и с применением математического метода оценки скорости деградации РНК, получены однотипные результаты, подтверждающие практическую значимость инновационной математической модели диагностики указанных процессов. Так, авторы исследования применили вновь разработанный математический метод для анализа общедоступных данных о тканях мозга умерших от болезни Альцгеймера. Кроме того, проведен анализ тканей головного мозга здоровых людей. Итоговое сравнение характеристик показало высокую скорость деградации РНК и недостаточный уровень протеина RBFOX1 у пациентов с болезнью Альцгеймера.
Резюмируя итоги работы, ученые отметили, что выводы текущего исследования служат отправной точкой в дальнейшем поиске ответов на многие вопросы о характере патогенетических взаимосвязей, наблюдающихся при такой патологии, как болезнь Альцгеймера.
- Alkallas R., Fish L., Goodarzi H. et al. (2017) Inference of RNA decay rate from transcriptional profiling highlights the regulatory programs of Alzheimer’s disease. Nat. Commun., Oct. 13 [Epub. ahead of print].
- McGill University (2017) New mechanism detected in Alzheimer’s disease. ScienceDaily, Oct. 13 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171013091025.htm).
Наталья Савельева-Кулик
