В течение последних нескольких лет неврологи изучали связь между болезнью Паркинсона и проблемами с митохондриями, миниатюрными энергетическими установками клетки.
Токсины, имитирующие эффекты Паркинсона, действуют специально, чтобы отравить митохондрии, и митохондрии, по-видимому, повреждаются в клетках мозга, которые находятся под угрозой из-за болезни. Но остался один нерешенный вопрос: являются ли митохондрии просто уязвимыми? "канарейки в угольной шахте" или их ухудшение является ключевым шагом на пути к нейродегенерации??
Теперь исследователи из Медицинской школы Университета Эмори обнаружили, что белок под названием MEF2D, который помогает клеткам мозга противостоять стрессу и токсинам, также играет неожиданную роль внутри митохондрий. Исследовательская группа обнаружила, что способность MEF2D поддерживать митохондрии в хорошем состоянии, по-видимому, особенно чувствительна к нарушениям при болезни Паркинсона.
Результаты будут опубликованы в Интернете в Журнале клинических исследований.
"Наши данные предполагают, что проблемы с MEF2D в митохондриях могут представлять собой один из ранних этапов развития болезни," говорит старший автор Зиксу Мао, доктор философии, доцент кафедры фармакологии и неврологии Медицинской школы Университета Эмори. Постдокторант Хуа Ше, доктор философии, был первым автором.
Команда Эмори показала, что MEF2D связывает один конкретный митохондриальный ген, ND6, который необходим для сборки комплекса I. Комплекс I запускает процесс переноса электронов, необходимый для функционирования митохондрий.
Считается, что митохондрии произошли от бактерий, которые когда-то жили независимо, но были поглощены примитивной клеткой миллионы лет назад. Мао и его коллеги нашли пример того, как этот симбиоз распространился на то, что белки, такие как MEF2D, включают гены внутри митохондрий.
"Наши результаты убедительно и очень интригующе свидетельствуют о том, что нарушение регуляции экспрессии генов митохондриальной ДНК способствует развитию болезни Паркинсона," Мао говорит.
Гены в ядре (то есть вне митохондрий) теперь кодируют большинство белков, которые попадают в митохондрии. Однако митохондрии по-прежнему производят несколько собственных белков, таких как ND6.
Помимо демонстрации того, как MEF2D функционирует в митохондриях, команда показала, что токсины, такие как MPTP и естественный пестицид ротенон, которые мешают работе комплекса I и вызывают болезнь Паркинсона у животных, также блокируют работу MEF2D в митохондриях.
Предыдущее исследование лаборатории Мао показало, что при болезни Паркинсона уровни MEF2D повышаются в клетке из-за дефектов процесса переработки, называемого аутофагией. Теперь они показывают, что в мозгу пациентов с болезнью Паркинсона, даже когда уровни MEF2D увеличиваются в клетке в целом, они снижаются в митохондриях.
Поскольку нарушения в митохондриях были связаны с другими нейродегенеративными заболеваниями, а также с сердечными заболеваниями, Мао говорит, что исследование участия MEF2D в этих болезненных процессах может дать новые идеи.