Ученые, исследующие болезнь Альцгеймера, впервые определили структуру молекул в человеческом мозге.

В исследовании , опубликованном сегодня в журнале Nature , описывается, как ученые использовали криоэлектронную томографию под руководством флуоресцентной микроскопии для глубокого изучения мозга донора, страдающего болезнью Альцгеймера.

Это дало им трехмерные карты, на которых они могли наблюдать белки — молекулярные строительные блоки жизни, которые в миллион раз меньше рисового зерна, — в мозге.

Исследование было сосредоточено на двух белках, вызывающих деменцию: β-амилоиде, белке, который образует микроскопические липкие бляшки, и тау — еще одном белке, который при болезни Альцгеймера образует аномальные нити, которые растут внутри клеток и распространяются по всему мозгу.

Это исследование выявило молекулярную структуру тау в тканях, то, как организованы амилоиды, и новые молекулярные структуры, связанные с этой патологией в мозге.

Деменция является основной причиной смерти в Великобритании, а болезнь Альцгеймера является ее наиболее распространенной формой. При болезни Альцгеймера как β-амилоидные бляшки, так и аномальные тау-нити, как полагают, нарушают клеточную коммуникацию, что приводит к таким симптомам, как потеря памяти и спутанность сознания, а также к гибели клеток .

In situ криоЭТ отложений тау в витрифицированном посмертном мозге больных болезнью Альцгеймера. Кредит: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07680-x
Доктор Рене Франк, старший автор и доцент Школы биологии Университета Лидса, сказал: «Этот первый взгляд на структуру молекул внутри человеческого мозга дает дополнительные подсказки о том, что происходит с белками при болезни Альцгеймера, а также излагает экспериментальный подход, который можно применить для лучшего понимания широкого спектра других разрушительных неврологических заболеваний».

За последние 70 лет несколько тысяч ученых по всему миру накопили огромный каталог молекулярных структур, каждый из которых работал с белками в изоляции в пробирке. Однако давно известно, что большинство функций в биологии являются следствием оркестра из множества различных белков.

Это исследование, проведенное в Университете Лидса в сотрудничестве с учеными из Амстердамского медицинского центра, Zeiss Microscopy и Кембриджского университета, является частью новых усилий структурных биологов по изучению белков непосредственно в клетках и тканях, их естественной среде, а также того, как белки работают вместе и влияют друг на друга, особенно в клетках и тканях человека, пораженных болезнью.

В долгосрочной перспективе есть надежда, что наблюдение за этим взаимодействием белков в тканях ускорит выявление новых целей для следующего поколения терапевтических и диагностических средств, основанных на механизмах.