Alzheimer: Bagaimana kusut tau tumbuh?
Penyelidikan baru di Jurnal Kimia Biologi menguraikan proses di mana kusut tau tumbuh selagi ia berlaku. Penemuan ini boleh membawa kepada terapi baru yang mensasarkan pembentukan agregat tau dalam penyakit Alzheimer.
Salah satu ciri penyakit Alzheimer adalah apa yang disebut tau tangles. Tau adalah protein yang terdapat di dalam akson sel-sel saraf.
Lebih khusus lagi, tau membantu membentuk mikrotubulus - struktur penting yang mengangkut nutrien ke dalam sel saraf.
Dalam otak yang sihat, protein tau membantu mikrotubulus ini tetap lurus dan kuat. Tetapi di Alzheimer, tau runtuh menjadi agregat yang disebut kusut. Apabila ini berlaku, mikrotubulus tidak lagi dapat menahan pengangkutan nutrien dan bahan penting lain dalam sel saraf, yang akhirnya menyebabkan kematian sel.
Betapa beracun dan merosakkan kusut tau ini, dan sejauh mana penyebarannya, bergantung pada panjangnya. Namun, sehingga kini, saintis tidak tahu mengapa sebilangan kekusutan tau lebih panjang daripada yang lain di Alzheimer, atau bagaimana agregat ini berkembang begitu lama di tempat pertama.
Tetapi sekarang, para saintis di Ohio State University di Columbus telah merancang model matematik yang telah membantu mereka menjelaskan proses biologi apa yang ada di sebalik pembentukan kekusutan tau.
Penyelidikan baru, yang dilakukan oleh Carol Huseby, Jeff Kuret, dan Ralf Bundschuh, menerangkan bagaimana kusut tumbuh dan mencapai berbagai panjang.
Bagaimana fibril tau memanjang
Huseby dan rakannya memulakan dengan model asas dua langkah pengagregatan tau. Langkah pertama terdiri daripada dua protein tau yang perlahan-lahan mengikat, dan langkah kedua melibatkan molekul tau tambahan yang melekat pada kedua protein tersebut.
Para penyelidik memperluas model asas ini untuk memasukkan cara-cara tambahan dalam tingkah laku fibril tau. Para saintis sebelum ini menggambarkan fibril sebagai "kusut yang tidak terikat."
Model yang diubah itu meramalkan bahawa protein tau akan terbahagi kepada beberapa fibril pendek. Walau bagaimanapun, para penyelidik tahu bahawa di bawah mikroskop, kusut tau menunjukkan fibril panjang, bukan yang pendek.
Oleh itu, dalam usaha untuk menjelaskan perbezaan antara apa yang diramalkan oleh model dan kenyataan mikroskopik, para penyelidik tertanya-tanya adakah fibril yang lebih pendek bergabung untuk membentuk fibril panjang, dengan cara yang serupa dengan pemanjangan rambut.
Eksperimen lebih lanjut di mana para saintis melabel tau fibril dengan warna pendarfluor menunjukkan bahawa memang fibril panjang terdiri daripada fibril berwarna lebih pendek dan berbeza yang telah bergabung di hujungnya.
Untuk pengetahuan penulis, penemuan ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahawa fibril tau dapat bertambah besar dengan menambahkan lebih dari sekadar satu protein dalam satu masa. Sebaliknya, fibril yang lebih pendek dapat saling melekat, memanjangkan fibril dengan lebih cepat.
Pengarang bersama kajian Kuret menjelaskan bahawa penemuan itu dapat menjelaskan bagaimana tau kusut - dan secara tersirat penyakit itu sendiri - dapat merebak dari satu sel ke sel yang lain. Setelah fibril panjang "dipecah menjadi kepingan kecil, mereka dapat meresap, memudahkan pergerakan mereka dari sel ke sel," katanya.
Selanjutnya, kata para penyelidik, penemuan ini membantu menjelaskan bagaimana fibril tau dapat tumbuh hingga beratus-ratus nanometer. Pengetahuan seperti itu juga boleh membawa kepada ubat baru, yang dapat menghentikan pengumpulan tau.
Di masa depan, para saintis merancang untuk mengubah model mereka untuk memperhitungkan banyak nuansa yang menjadikan protein tau begitu kompleks. Sebagai contoh, siri eksperimen ini hanya menggunakan satu jenis tau, tetapi terdapat enam isoform protein. Juga, proses kimia, seperti fosforilasi, dapat mengubah struktur protein dengan lebih jauh.
