protein | Svět2000

Vědci třepáním buněk odhalili přehlíženou roli proteinu vzniklého při traumatickém poranění mozku

8. 4. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 3 min read 242 Zobrazení bojové sporty, mozkové trama, pád, poranění mozku, protein, smrt buněk

Nové

Aby vědci odhalili, co se stane s mozkem po pádu, vypěstovali malé mozkové shluky lidských nervových buněk o velikosti špendlíkové hlavičky, které se chovaly jako skutečný mozek a poté shluky zasáhli ultrazvukovými pulzy, napodobujícími těžká traumatická poranění mozku.

Výsledky ukázaly, že neurony uložené hluboko v mozkové kůře jsou vůči traumatu obzvláště zranitelné, ale lidská genetika může ovlivnit, jak bude porucha postupovat dále. Mozkové shluky odvozené od pacientů s genetickým rizikem neurodegenerativních onemocnění s chybným proteinem TDP-43 reagovaly na poškození silněji ve srovnání se zdravými proteiny. Vědecká zjištění nyní můžou pomoci vysvětlit, proč jsou někteří lidé vystaveni vyššímu riziku vzniku těchto poškození po prodělaném traumatu.

Předchozí výzkum naznačoval, že za poškozením nervů může být protein zvaný tau, ale nový výzkum říká, že existuje ještě jeden nebezpečný hráč. Vědci zjistili, že neurony hlubokých vrstev byly zvláště citlivé na poškození a že protein, který obsahují, TDP-43, podporuje buněčnou smrt.

„Ve skutečnosti neexistuje nic, co by mohlo zabránit poranění nebo traumatu mozku při mechanickém poškození například pří úrazu, které následně způsobí poškození nervových buněk,“ říká odpovídající autor Justin Ichida z Jihokalifornské univerzity. „V akutnějších stádiích mohou mít pacienti potíže se soustředěním a extrémní citlivost na světlo a hluk. Z dlouhodobého hlediska existuje silná korelace mezi traumatickým poraněním mozku a neurodegenerativními nemocemi, které mohou nakonec být fatální.“

Lékaři se často setkávají s omezeným úspěchem v léčbě pacientů s traumatickým poraněním mozku, což je stav často spojený například s kontaktními sporty. Nová studie, publikovaná v časopise Eureka Alert Cell Stem Cell, může nabídnout nová vodítka k lepším řešením. Nalezený protein, TDP-43, podle vědců zřejmě způsobuje poškození nervů hned po zranění. Kromě toho blokování určitého proteinu buněčného povrchu může vadný protein TDP-43 opravit a omezit smrt nervů nejen u myší, ale také v testovaných lidských buňkách.

Jeho tým zjistil, že TDP-43, který upravuje genetický skript, který nese instrukce DNA pro tvorbu proteinů, bloudí v poraněných organoidech a způsobuje smrt nervů. Ve zdravých buňkách TDP-43 obvykle sídlí v jádře, kde jsou umístěny genetické materiály. Ale po zranění protein uniká do okolního cytosolu a nemůže vykonávat svou práci.

„Potom jsme testovali každý gen v lidském genomu, abychom zjistili, zda bychom mohli zachránit toto zranění potlačením jakéhokoli jednotlivého genu,“ říká Ichida. Screening se vrátil s KCNJ2, genem, který kóduje protein mechanosenzorického kanálu na buněčných površích. „Pokud bychom gen potlačili, zvrátilo by to všechny problémy spojené s poraněním a udrželo nervové buňky naživu.“

Blokování aktivity genu KCNJ2 a jeho proteinu zvýšilo míru přežití neuronů v organoidech (shlucích). Tým viděl podobné účinky u myších modelů po traumatickém poranění mozku, když se zaměřili na KCNJ2, čímž se snížilo nesprávně umístěné TDP-43. Léčba poraněných organoidů od pacientů s rizikem neurodegenerativního onemocnění pomocí blokátorů proteinu KCNJ2 před poraněním nejen snížila smrt nervů, ale také snížila nahromadění TDP-43 v buňkách. Výsledky naznačují, že tlumení aktivity KCNJ2 může chránit mozek před následným traumatem.

S dalším výzkumem může Justin Ichida, PhD, předvídat nové příležitosti pro zlepšení prevence, diagnostiky a léčby. Zjištění mohou pomoci informovat lidi o jejich genetických rizicích a vést bezpečnostní opatření. TDP-43 může také sloužit jako biologický marker pro detekci traumatického poranění mozku.

„Naše studie naznačuje, že jedním z nejúčinnějších způsobů, jak zabránit ničivým účinkům traumatického poranění mozku, může být fixace TDP-43 a zabránění jeho nesprávné lokalizaci brzy po zranění,“ říká Ichida.

Původní článek s volným přístupem v EurekaAlert, vědeckou studii pod názvem Inhibice KCNJ2 zmírňuje mechanické poškození v organoidním modelu traumatického poškození mozku pod kódem: DOI10.1016/j.stem.2024.03.004

Káva espresso zmírňuje agregaci a kondenzaci proteinu tau spojeného s Alzheimerovou chorobou

3. 8. 2023 Katerina Karaskova 0 komentářů 3 min read 853 Zobrazení Alzheimerova choroba, espresso, prevence, protein, tau

Medicína Nové TOP 10 Zajímavosti

Ať už si espresso vychutnáváte samostatně, nebo ho přimícháte do latté, americana či dokonce martini, poskytuje vždy milovníkům kávy mimořádný kofeinový koncentrát. Může vás však nejen probudit. Výzkum nyní ukazuje, že v předběžných laboratorních testech in vitro mohou sloučeniny espressa inhibovat agregaci tau proteinu – procesu, který se pravděpodobně podílí na vzniku Alzheimerovy choroby, uvádí Science Daily s odkazem na ACS Publication (J. Agric. Food Chem).

Káva espresso patří k nejznámějším nápojům na celém světě a v mnoha zemích se její pití stalo zvykem. Po mnoho let byla konzumace kávy spojována se zdravotními riziky; nedávné studie však ukázaly, že při umírněné konzumaci může mít tento nealkoholický nápoj díky svým biologickým vlastnostem příznivé účinky na lidské zdraví. Kávový nápoj se skládá z více než tisíce sloučenin; nápoj jako celek a jeho složky vykazují bioaktivní funkce, a proto je káva považována za potenciální funkční potravinu. Při přípravě espressa se horká voda protlačí přes jemně namletá kávová zrna, čímž vznikne koncentrovaný extrakt. Ten se často používá jako základ pro další nápoje, včetně módního espressa martini.

Nedávný výzkum naznačil, že káva by mohla mít také příznivé účinky proti některým neurodegenerativním onemocněním, včetně Alzheimerovy choroby. Tauopatie je termín používaný pro definici souboru neurodegenerativních poruch s příznaky demence a parkinsonismu. Mezi dosud identifikovanými tauopatiemi je nejčastější Alzheimerova choroba, jejíž celosvětová prevalence dosahuje 50 milionů lidí, zejména starších osob (ve věku > 65 let). Základním znakem tauopatií je abnormální akumulace mikrotubulární bílkoviny tau v mozku (neuronech nebo gliových buňkách nebo obojím). Mechanismy, které stojí za vznikem těchto onemocnění, jsou složité a v současné době nejasné, ale předpokládá se, že agregace a šíření bílkoviny tau hraje klíčovou roli. U zdravých lidí pomáhají tau proteiny stabilizovat struktury v mozku, ale při vzniku určitých onemocnění se mohou tyto proteiny shlukovat do fibril. Někteří vědci navrhují, že zabránění této agregaci by mohlo zmírnit příznaky. Mariapina D’Onofrio a její kolegové proto chtěli zjistit, zda sloučeniny obsažené v espressu mohou zabránit agregaci tau in vitro ( v laboratorních podmínkách).

Výzkumníci vyrobili vzorky esspres z kávových zrn zakoupených v obchodě a poté charakterizovali jejich chemické složení pomocí NMR spektroskopie (spektroskopie nukleární magnetické rezonance). V experimentech se zaměřili především na kofein a trigonelin, oba alkaloidy, flavonoid genistein a theobromin, sloučeninu, která se nachází také v čokoládě. Tyto molekuly spolu s kompletním extraktem z espressa inkubovali spolu s tau proteinem po dobu až 40 hodin. Pomocí experimentů in vitro a na buňkách pak prokázali, že extrakt z celé kávy, kofein a genistein mají biologické vlastnosti, které zabraňují agregaci, kondenzaci a konvertující aktivitě repetitivní sekvence tau. Identifikovali také soubor kávových sloučenin schopných vázat se na preformované fibrily tau. Tyto výsledky přispívají k poznání neuroprotektivního potenciálu kávy espresso a navrhují kandidáty na molekulární nosiče (scaffoldy) pro terapie zaměřené na monomerní nebo fibrilované formy tau.

Ačkoli je zapotřebí ještě mnoho dalších výzkumů, tým tvrdí, že jejich předběžné výsledky in vitro by mohly otevřít cestu k nalezení nebo navržení dalších bioaktivních sloučenin proti neurodegenerativním onemocněním, včetně Alzheimerovy choroby.

Pozn: Národní zdravotnický informační portál uvádí, že tau protein je protein, který se přirozeně vyskytuje v lidském těle. Za normálních okolností se nachází uvnitř nervových buněk (neuronů) v centrálním nervovém systému a podílí se především na udržování stability mikrotubulů v axonech. U pacientů s Alzheimerovou chorobou je tau protein hyperfosforylovaný (má pozměněnou chemickou strukturu), v důsledku čehož se uvolní z mikrotubulů a vytváří tzv. neurofibrilární klubka, která se typicky nacházejí v dendritech a v buněčných tělech nervových buněk. Neurony ztrácejí svůj tvar i funkci a posléze se rozpadají.

Obrázek: Ve zdravých neuronech (horní část obrázku) se tau protein podílí na udržování stability mikrotubulů v axonech. V neuronech pacientů s Alzheimerovou chorobou (dolní část obrázku) je tau protein chemicky pozměněn (hyperfosforylován), proto nedokáže udržet strukturu mikrotubulů a ty se rozpadají. Uvolněný tau protein pak vytváří neurofibrilární klubka uvnitř nervových buněk. (Zdroj: ADEAR: Alzheimer’s Disease Education and Referral Center, a service of the National Institute on Aging. Public domain, via Wikimedia Commons)

Vědci objevili molekulární spínač, který řídí očekávanou délku života

14. 9. 2022 Iveta Mauci 2 min read 343 Zobrazení CHIP, délka života, molekulární spínač, protein, signály stárnutí, ubiquitin

Nové TOP 10 Zajímavosti

Jediný protein může kontrolovat signály stárnutí účinněji než ve skupině

Podle nedávného výzkumu může protein CHIP ovládat inzulínový receptor účinněji, když působí samostatně, než když je ve spárovaném stavu. V buněčných stresových situacích se CHIP často objevuje jako homodimer – asociace dvou identických proteinů – a funguje hlavně tak, že ničí špatně složené a defektní proteiny. CHIP tak čistí buňku. Aby toho dosáhl, CHIP pracuje s pomocnými proteiny, aby navázal řetězec malého proteinu ubiquitin na špatně složené proteiny, napsal Scitech Daily.

Výsledkem je, že buňka detekuje a zbavuje se vadných proteinů. Kromě toho CHIP řídí signální transdukci inzulínového receptoru. CHIP se váže na receptor a degraduje jej, čímž zabraňuje aktivaci život prodlužujících genových produktů.

Vědci z kolínské univerzity nyní pomocí testů na lidských buňkách a háďátku Caenorhabditis elegans prokázali, že CHIP se také může označovat ubiquitinem, čímž brání tvorbě jeho dimeru. CHIP monomer reguluje inzulínovou signalizaci účinněji než CHIP dimer. Výzkum provedl Cluster of Excellence for Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases (CECAD) na univerzitě v Kolíně nad Rýnem a byl nedávno publikován v časopise Molecular Cell.

„Zda CHIP funguje samostatně nebo jako pár, závisí na stavu buňky. Ve stresu je příliš mnoho špatně složených proteinů a také pomocných proteinů, které se vážou na CHIP a zabraňují auto-ubiquitylaci, tedy samooznačení ubiquitinem,“ řekl Vishnu Balaji, první autor studie. „Poté, co CHIP úspěšně vyčistí defektní proteiny, může také označit pomocné proteiny k degradaci. To umožňuje CHIPu, aby se ubikvityloval a fungoval znovu jako monomer,“ vysvětlil.

Aby tedy tělo fungovalo hladce, musí existovat rovnováha mezi monomerními a dimerními stavy CHIP. „Je zajímavé, že rovnováha monomer-dimer CHIP se zdá být narušena u neurodegenerativních onemocnění,“ řekl Thorsten Hoppe. „Například u spinocerebelárních ataxií jsou mutována různá místa CHIP a funguje převážně jako dimer. Zde by byl možným terapeutickým přístupem přechod na více monomerů.“

V dalším kroku chtějí vědci zjistit, zda existují další proteiny nebo receptory, na které se monomer CHIP váže, a reguluje tak jejich funkci. Vědci mají také zájem zjistit, ve kterých tkáních a orgánech a u kterých onemocnění se monomery nebo dimery CHIP vyskytují ve větším množství, aby bylo možné v budoucnu vyvinout cílenější terapie.

Zdroj: ScitechDaily

Foto: Ilustrační/Pixabay
Bojíte se injekcí? Vědci testují aplikaci léčivých látek při masáži kůže
Foto: Ilustrační/Pixabay
Už chybí jen krok k tomu, abyste viděli vlastní orgány na 4D ultrazvuku
Foto: Pixabay
Mikrosraženiny konečně spojené s Long COVID-19

„Molekula strachu“: Vědci objevili peptid zodpovědný za pocity úzkosti

4. 9. 2022 Adam Walko 3 min read 392 Zobrazení chemie, mechanismus, molekula strachu, nepříjemné vzpomínky, paměť, panika, protein

TOP 10 Zajímavosti

Vědci z kalifornského Institutu pro Biologický výzkum v Salku, našli „molekulu strachu“. Jako látka zodpovědná za pocit strachu při vnějších hrozbách se ukázal peptid CGRP (calcitonin-gene-related peptide), kódovaný genem pro kalcitonin. Studie byla publikována ve vědeckém časopise Cell Reports, napsal server RT.

Vědci z institutu pro Biologický výzkum odhalili mechanismus pro přeměnu smyslových signálů z reakcí na emoce strachu. Ukázalo se, že speciální CGRP peptid pomáhá spojit nebezpečné signály vycházející ze smyslů a proměnit je v pocit úzkosti. Protein vzniká v neuronech při úleku a pomáhá zafixovat nepříjemné vzpomínky v paměti. Biologové věří, že objev pomůže při léčbě některých nemocí spojených se strachem, zejména posttraumatické stresové poruchy.

Tento 37 aminokyselinový neuropeptid byl objeven v roce 1982. Dosud je známo, že CGRP hraje klíčovou roli ve fyziologickém mechanismu migrenózní bolesti. Pro symptomatickou léčbu záchvatů tohoto onemocnění se používají léky, které inhibují produkci CGRP neurony. Kromě toho je známo, že CGRP se podílí na krvetvorbě tím, že působí na krevní kmenové buňky a přiměje je opustit kostní dřeň.

Autoři práce prokázali, že CGRP také umožňuje neuronům spojit signály senzorických hrozeb z různých oblastí mozku do jednoho signálu, který pak vstupuje do amygdaly, která je zodpovědná za tvorbu emocí, včetně strachu.

Jak vědci poznamenávají, vnímání vnějších hrozeb je obvykle spojeno s různými vnějšími signály – vizuálními, zvukovými a smyslovými. Věda ví, že různé typy signálů jsou vnímány různými oblastmi mozku, ale dosud nebylo možné pochopit mechanismus, jak tyto vjemy sloučit do jednoho poplašného signálu.

Dříve některé studie ukázaly, že CGRP je přítomen v oblastech mozku, které vysílají poplašné signály do amygdaly. To přimělo vědce k zamyšlení nad úlohou CGRP při vytváření emocí, jako je strach.

„Na základě dat z těchto dvou studií jsme předpokládali, že neurony CGRP, které se nejvíce nacházejí v subregionech thalamu a mozkového kmene, přenášejí informace o hrozbě z více smyslů do amygdaly,“ řekl spoluautor studie, doktorand Shiya Liu.

Tým vědců provedl řadu experimentů, aby hypotézu ověřil. Sledovali aktivitu neuronů, které produkují molekuly CGRP u myší. Zároveň hlodavci dostávali multisenzorické signály nebezpečí. V důsledku toho byli biologové schopni určit cestu signálů poté, co opustí thalamus a mozkový kmen. Autoři také provedli testy k posouzení úrovně strachu u myší.

Ukázalo se, že dvě samostatné populace CGRP neuronů, z nichž jedna se nachází v thalamu a druhá v mozkovém kmeni, vysílají signál do dvou nepřekrývajících se oblastí amygdaly, čímž tvoří dva samostatné řetězce.

Obě populace kódují informace o vizuálních obrazech, zvucích, vůních a hmatových vjemech, které představují hrozbu, a interagují s místními mozkovými sítěmi.

Vědcům se také podařilo prokázat, že oba řetězce jsou nezbytné pro vytvoření averzivní paměti, která v budoucnu způsobí vyhýbání se objektům a situacím, které kdysi vyvolávaly strach.

Subregiony amygdaly přijímají signály o hrozbě z různých oblastí mozku, včetně mozkového kmene (červená) a thalamu (zelená).

„Cesta, kterou jsme našli v mozku, funguje jako centrální varovný systém.“ Povzbudilo nás zjištění, že neurony CGRP jsou aktivovány negativními smyslovými vstupy ze všech pěti smyslů, které jsou zodpovědné za zrak, sluch, chuť, čich a hmat. Identifikací nových cest, které signalizují ohrožení, se objevuje hlubší porozumění o léčbě úzkostných poruch,“ řekl vedoucí autor studie Song Han, docent v Peptide Biology Laboratory v Salk Institute for Biological Research.

Výsledky získané při pokusech na myších lze podle biologů aplikovat na člověka. Zjištěný mechanismus může hrát roli u řady duševních onemocnění souvisejících se strachem, jako je posttraumatická stresová porucha a poruchy autistického spektra. Vědci nevylučují, že stejné léky, které se dnes používají při léčbě příznaků migrény k potlačení exprese CGRP, mohou pomoci při léčbě takových poruch.

Zdroj: RT