Kerosakan pengangkutan dalam sel otak boleh menyebabkan Alzheimer, Parkinson
Setelah mengkaji proses tersebut pada tikus dan lalat, saintis menunjukkan bahawa kegagalan mengangkut mesin molekul yang memecah protein dalam sel boleh menjadi jantung penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson.
Keupayaan untuk mengambil protein yang rosak, bentuk yang salah, atau lebihan keperluan adalah fungsi penting dalam sel hidup. Proses ini berlaku di lokasi tertentu di dalam sel.
Sebilangan lokasi ini dapat berada lebih dari 1 meter dari badan sel di neuron, atau sel saraf kerana terletak di sepanjang aksonnya, yang merupakan serat nipis panjang yang menghubungkannya dengan neuron lain.
Sel menggunakan mesin molekul kompleks yang disebut proteasom untuk memecah protein di lokasi aktiviti tertentu.
Salah satu ciri penyakit neurodegenerative adalah penumpukan protein yang gagal dipecah.
Contohnya termasuk pengumpulan beta-amiloid di Alzheimer dan alpha-synuclein dalam penyakit Parkinson.
Apabila protein yang tidak dikurai terkumpul, mereka saling melekat dan zat lain, menyumbat sel otak dan mengganggu fungsinya. Sel-sel akhirnya berhenti berfungsi dan mati.
Kegagalan pengangkutan
Penyelidikan baru, yang dilakukan oleh para saintis di Rockefeller University di New York, NY, menyokong idea bahawa kegagalan mengangkut proteasom dapat menjadi penyebab penumpukan protein yang terjadi pada penyakit neurodegeneratif.
Para penyelidik melaporkan penemuan mereka dalam dua makalah terbaru - satu di Sel Perkembangan dan yang lain di PNAS.
"Ini adalah kajian pertama yang menemukan mekanisme di mana proteasomanya dipindahkan ke ujung saraf untuk melakukan tugas mereka," kata Prof Hermann Steller, yang merupakan pengarang kanan kedua-dua kajian tersebut.
"Ketika mekanisme ini terganggu," tambahnya, "ada akibat yang teruk bagi fungsi dan kelangsungan jangka panjang sel-sel saraf."
Dalam kajian pertama, dia dan rakannya menyelidiki proteasom pada lalat buah dan tikus. Di sana, mereka mendapati bahawa protein proteasome inhibitor 31 (PI31) sangat penting untuk mengangkut proteasom di akson neuron.
Nampaknya PI31 membantu proteasom untuk berpasangan dengan motor molekul yang mengangkut mereka, dan ini juga mendorong pergerakan motor. Tanpa PI31, pengangkutan proteasome berhenti.
Manipulasi gen memberi lebih banyak cahaya
Dalam kajian kedua, para penyelidik menyelidiki PI31 dengan lebih teliti dengan memanipulasi gennya.
Mereka membuat tikus dengan senyap PI31 gen dalam dua jenis sel otak yang mempunyai akson panjang.
Dengan gen dimatikan, sel-sel tersebut tidak dapat menghasilkan protein PI31 dan mengangkut proteasom.
Para saintis melihat bagaimana ini menyebabkan penumpukan protein yang tidak normal di hujung akson panjang, atau "ujung neuron distal."
Mereka juga melihat bahawa neuron dengan PI31 yang hilang kelihatan ganjil.
"Kecacatan struktur" sangat ketara pada cabang akson dan sinapsis, yang membentuk persimpangan antara neuron.
"Terutama, perubahan struktur ini menjadi semakin parah seiring bertambahnya usia," kata Prof Steller.
Dia menjelaskan bahawa ketika mereka memerhatikan tikus dengan cacat tersebut, itu mengingatkan mereka tentang "kecacatan tingkah laku dan anatomi yang teruk yang kita lihat pada beberapa penyakit neurogeneratif manusia."
Berpotensi untuk rawatan baru
Para penyelidik percaya bahawa penemuan mereka akan menambah pengetahuan mengenai peranan PI31 dalam penyakit neurodegeneratif.
Sebagai contoh, terdapat jenis Parkinson yang teruk yang menyerang lebih awal daripada jenis lain kerana mutasi pada TAMAN15 gen.
Para saintis mengemukakan bahawa kerana TAMAN15 berinteraksi dengan PI31, gangguannya boleh mengganggu aktiviti proteasome.
Para penyelidik sudah meneroka cara menggunakan PI31 dan molekul yang berinteraksi dengannya sebagai sasaran ubat.
Mereka berharap ia dapat menyebabkan rawatan yang campur tangan pada awal proses penyakit kerana PI31 aktif selama pembentukan awal sel-sel saraf.
Jalan lain yang mereka jalani adalah bagaimana cara menghentikan pengangkutan proteasome yang dihentikan.
Walaupun penyelidikan baru ini memfokuskan pada mekanisme penumpukan protein, Prof Steller tidak percaya bahawa ia adalah punca tetapi lebih merupakan gejala sesuatu yang lebih besar yang sedang berlaku.
"Pekerjaan kami menunjukkan bahawa ia benar-benar dimulai dengan kekurangan lokal pada proteasom, yang mengakibatkan kegagalan untuk menurunkan protein yang penting untuk fungsi saraf."
Prof Hermann Steller
