Группа специалистов Юго-Западного университета США разработала вычислительный подход для выявления механизмов неправильного формирования белков, связанных с нейродегенеративными заболеваниями. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предлагает ключевые идеи, которые могут помочь определить новые методы лечения для пациентов.

В исследовании анализировались структуры амилоидных фибрилл, которые состоят из белков, обычно растворимых, но собранных таким образом, что они становятся нерастворимыми и часто опасными. Многие типы амилоидов связаны с различными нейродегенеративными заболеваниями.

"Понимание механизмов сворачивания амилоидов поможет найти новые методы лечения заболеваний, связанных с неправильным сворачиванием белков", - говорит Лукаш Йоахимяк, доктор философии, доцент биохимии и сотрудник Центра болезни Альцгеймера и нейродегенеративных заболеваний Института мозга Питера О'Доннелла-младшего при UTSW. Доктор Йоахимиак является стипендиатом Эффи Мари Кейн в области медицинских исследований и ведущим автором исследования.

По словам доктора Йоахимиака, белки тау играют ключевую роль в здоровых клетках мозга. Однако, когда белок тау неправильно формируется, обнажая определенные мотивы, позволяющие ему самовоспроизводиться и строиться, он сеет хаос в мозге. Такая сборка белков создает различные формы агрегированных белков тау, которые ассоциируются с нейродегенеративными заболеваниями, известными как "тауопатии". В исследовании изучались конформации белков тау при заболеваниях, классифицируемых как тауопатии, включая болезнь Альцгеймера и хроническую травматическую энцефалопатию, или ХТЭ.

Используя тау в качестве модельного белка, вычислительный подход, разработанный исследователями, позволил им оценить энергетику взаимодействий в структурах амилоидных фибрилл. Применив этот подход к 27 различным структурам белка тау, они выявили сети взаимодействий, участвующих в стабилизации различных складок амилоидных фибрилл.

Эта информация была использована для классификации различных тауопатий на основе конформации структуры фибрилл, что открывает возможности для разработки последовательностей тау, которые принимают только одну конформацию. Исследование считается первым, в котором вычислительно смоделировано влияние мутаций на стабильность структуры фибрилл - понимание, которое будет необходимо для разработки методов предсказания этих структур на основе одной лишь последовательности белка.

"Мы применяем эти методы для контроля сворачивания других амилоидообразующих белков, которые направляют нормальные биологические процессы, чтобы начать манипулировать ими", - сказал доктор Йоахимиак.

Исследование связывает предыдущую работу команды, которая была посвящена процессу неправильного сворачивания отдельной молекулы тау, с конформациями конечных амилоидных фибрилл, наблюдаемыми после начала заболевания.