Тубулин может остановить токсичные белковые скопления при болезни Альцгеймера и Паркинсона

Строительный блок клеток мозга может помешать белкам, вызывающим болезни Альцгеймера и Паркинсона, становиться токсичными — и вернуть их к нормальной работе. Credit: Shutterstock

Учёные из Медицинского колледжа Бейлора определили потенциально новый подход к борьбе с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Оба заболевания связаны с накоплением в мозге вредоносных скоплений, образованных белками Тау и альфа-синуклеином.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, исследователи обнаружили, что тубулин — белок, являющийся строительным блоком микротрубочек — может помочь предотвратить эти токсичные накопления. Микротрубочки действуют как внутренние «железнодорожные пути» клетки, помогая транспортировать материалы и поддерживать структуру. Согласно полученным данным, тубулин может удерживать Тау и альфа-синуклеин от образования повреждающих агрегатов и вместо этого побуждать их выполнять свои нормальные функции внутри здоровых нейронов.

«Тау и альфа-синуклеин хорошо известны своей ролью в нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. При этих состояниях белки могут неправильно сворачиваться, слипаться и образовывать вредные агрегаты, которые повреждают нейроны и способствуют потере памяти, проблемам с движением и другим симптомам», — рассказал первый автор исследования доктор Латан Лукас, постдокторант кафедры биохимии и молекулярной фармакологии в лаборатории доктора Аллана Ферреона.

«Но Тау и альфа-синуклеин также выполняют важные функции в здоровых нейронах — они помогают поддерживать клеточную структуру и обеспечивают коммуникацию, взаимодействуя с тубулином и способствуя сборке и стабилизации микротрубочек».

Тау и альфа-синуклеин осуществляют как свою полезную, так и вредную деятельность внутри крошечных клеточных капель, известных как конденсаты. Поскольку эти капли вовлечены в процессы, связанные с заболеваниями, учёные рассматривали предотвращение их образования как возможную стратегию лечения. Однако конденсаты также играют важную роль в нормальной работе мозга, что вызывает опасения, что их устранение может нарушить здоровую активность нейронов.

«Это привело нас к следующей идее: что, если вместо предотвращения образования капель мы создадим условия, которые направят Тау и альфа-синуклеин внутри капель по здоровому пути, отвлекая их от болезнетворного?» — сказал Ферреон, адъюнкт-профессор биохимии и молекулярной фармакологии и соавтор работы.

Лукас привёл аналогию, чтобы объяснить концепцию.

«Я думаю о Тау и альфа-синуклеине как о детях-хулиганах в школе. Вы можете держать их в классе, где им почти нечем заняться, кроме как плохо себя вести, или занять их учёбой, спортом или театром, чтобы они не попадали в неприятности, — сказал Лукас. — Мы обнаружили, что тубулин может направить этих "хулиганов" по здоровому пути».

Чтобы проверить эту идею, исследователи объединили биохимические и биофизические методы с высокоразрешающей микроскопией и анализами на основе нейронов. Их целью было определить, может ли тубулин влиять на поведение Тау и альфа-синуклеина и предотвращать образование токсичных агрегатов внутри конденсатов.

«Когда уровень тубулина низок, как это было обнаружено при болезни Альцгеймера, микротрубочек становится меньше, и Тау с альфа-синуклеином могут образовывать токсичные агрегаты», — сказал Лукас.

«Но когда тубулин присутствует, Тау и альфа-синуклеин отходят от вредных агрегатов и вместо этого способствуют сборке здоровых микротрубочек, — добавил Лукас. — Тубулин перенаправляет активность этих белков, давая им продуктивное занятие».

Полученные данные свидетельствуют о том, что тубулин может играть гораздо более активную роль в защите мозга, чем считалось ранее.

«Наши результаты существенно меняют представление о роли тубулина в нейродегенерации — от пассивной жертвы болезни до активного защитника от токсичной агрегации белков, — сказал Ферреон. — Увеличение пула тубулина, а не блокирование образования капель, может сдерживать токсичную агрегацию, сохраняя при этом здоровые функции Тау и альфа-синуклеина, что предлагает потенциальную избирательную терапевтическую стратегию».

Среди других соавторов исследования — Фиби С. Цой, Май Дим Куан, Кён-Джэ Чой и соавтор Джозефин С. Ферреон, все из Медицинского колледжа Бейлора.

Исследование было поддержано грантами NINDS-NIH R01 NS105874, Welch Foundation Q-2097-20220331 и NIGMS-NIH R01 GM122763.

Источники:

Материалы предоставлены Медицинским колледжем Бейлора.

Lathan Lucas, Phoebe S. Tsoi, My Diem Quan, Kyoung-Jae Choi, Josephine C. Ferreon, Allan Chris M. Ferreon. Tubulin transforms Tau and α-synuclein condensates from pathological to physiological. Nature Communications, 2026; 17 (1) DOI: 10.1038/s41467-026-69618-3