Версия для печати

Ученые нашли причину гибели клеток при отложении амилоидов

Впервые показано, что неровность поверхностей амилоидных агрегатов нарушает способность клеток образовывать необходимые для жизни связи

Амилоидозы - это группа заболеваний, которая характеризуется отложением белка в разных органах и тканях. Наиболее известные из них - болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, системный амилоидоз и другие. Причины, по которым белок, выполняющий свои функции в норме, переходит в нефункциональное состояние (амилоидную форму), до сих пор не изучены до конца. Также не полностью раскрыты пути токсического действия амилоидных структур на клетки органов. Принято различать олигомеры и зрелые амилоидные фибриллы. Олигомерами являются промежуточные формы амилоидных фибрилл. Амилоидные фибриллы являются конечной формой амилоидной агрегации, и именно из них в основном состоят отложения, обнаруженные в органах человека и животных при амилоидозах. Многие исследователи склонны считать, что губительное влияние на клетки оказывают именно олигомеры, а не амилоидные фибриллы. Для олигомеров показаны несколько возможных механизмов токсичности. Для амилоидных фибрилл таких механизмов показано не было. Поэтому, до сих пор в науке нет четкого понимания, каким образом эти структуры нарушают сложившийся порядок в организме.

Группа ученых Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института медико-биологических проблем РАН провела исследование токсичности на клетки амилоидных агрегатов мышечного белка тайтина (титина). Способность этого белка формировать амилоидные агрегаты была показана учёными ранее, хотя в организме амилоидных отложений данного белка никогда не находили. Тайтин был выбран в качестве модели для оценки способности его амилоидной формы влиять на клетки организма. Объектами его воздействия в эксперименте стали выращенные в лаборатории гладкомышечные клетки аорты. Выяснилось, что токсическое действия белка на клетки сопровождается теми же морфологическими изменениями, которые наблюдаются при нарушении адгезии клеток, что неминуемо приводит их к гибели. Предположения о таких эффектах высказывались и ранее, но причина нарушения адгезии оставалась неизвестной.

Чтобы прояснить этот механизм, учёные провели еще одно исследование, в ходе которого с помощью метода атомно-силовой микроскопии была изучена поверхность помещенных на стеклянную пластину заранее сформированных агрегатов тайтина.

«Выяснилось, что поверхность этих структур неровная (среднеквадратичная шероховатость), -рассказывает старший научный сотрудник ИТЭБ РАН Александр Бобылёв. - Полученные значения были сопоставимы со значениями сильных антиадгезивных поверхностей, специально разрабатываемых на основе различных полимеров, для предотвращения образования фиброзного слоя вокруг имплантатов. В нашем случае подобные результаты могут свидетельствовать о том, что в местах отложения амилоидных агрегатов (это почти все органы и ткани человека) может происходить гибель клеток из-за отсутствия адгезии по причине неровностей амилоидных структур».

Подобный механизм нарушения адгезии для амилоидов был показан впервые. Следующие исследования ученых будут направлены на поиск соединений, способных связываться с амилоидными агрегатами для того, чтобы изменять их поверхность (сглаживать, например). Исследователи надеются, что их работы помогут в поиске путей предотвращения гибели клеток при различных амилоидозах.

Результаты исследования опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.

Источник: Alexander G. Bobylev, Roman S. Fadeev ,Liya G. Bobyleva ,Margarita I. Kobyakova,Yuri M. Shlyapnikov, Daniil V. Popov and Ivan M. Vikhlyantsev. Amyloid Aggregates of Smooth-Muscle Titin Impair Cell Adhesion. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(9), 4579; https://doi.org/10.3390/ijms22094579

Материал подготовила: Наталья Быкова

Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru

На фото авторы работы: аспирант Лаборатории фарм. регуляции клеточной резистентности Маргарита Кобякова, с.н.с. Лаборатории структуры и функции мышечных белков к.б.н. Александр Бобылев, зав. Лабораторией наноструктур и нанотехнологий, к.х.н. Юрий Шляпников (фото пресс-службы ИТЭБ РАН).