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Rapidamente cambiare aria le proteine nocive può contribuire ad impedire i disordini neurodegenerative: Studio

Il riciclaggio è non solo buono per l'ambiente, è buono per il cervello. Uno studio facendo uso delle celle del ratto indica che quello rapidamente cambiare aria le proteine difettose nel cervello può impedire la perdita di cellule cerebrali.

I risultati di uno studio nella biologia chimica della natura indicano che la velocità a cui ha danneggiato le proteine è annullata dai neuroni può pregiudicare la sopravvivenza delle cellule e può spiegare perché alcune celle sono mirate a per la morte nei disordini neurodegenerative. La ricerca è stata supportata dall'istituto nazionale dei disordini neurologici e dal colpo (NINDS), parte degli istituti della sanità nazionali.

Uno dei misteri che circondano le malattie neurodegenerative è perché alcune cellule nervose sono tracciate per la distruzione mentre i loro vicini sono risparmiati. Sta imbarazzando particolarmente perché la proteina probabilmente responsabile della morte delle cellule è trovata in tutto il cervello in molte di queste malattie, eppure soltanto le determinati aree del cervello o tipi delle cellule sono commoventi.

Nella malattia ed in molti altri disordini neurodegenerative di Huntington, le proteine che misfolded (hanno forme anormali), si accumulano dentro ed intorno ai neuroni e sono pensate per danneggiare ed uccidere le cellule cerebrali vicine. Normalmente, le celle percepiscono la presenza di proteine e di radura deformi loro via prima che facciano tutto il danno. Ciò è regolamentata tramite un trattamento chiamato proteostasis, che la cella usa per gestire i livelli e la qualità della proteina.

A lo studio, il Andrey S. Tsvetkov ed i suoi colleghi dall'università di California, San Francisco (UCSF) e la Duke University, Durham, N.C., ha indicato che le differenze nella tariffa del proteostasis possono essere la bugna a capire perché le cellule nervose sicure muoiono a Huntington, un disordine che genetico del cervello quella piombo ai movimenti ed alla morte incontrollati.

Per misurare quanto le proteine sono rimosse rapidamente a partire dalle celle, i ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica chiamata impulso-contrassegno ottico, permettendoli di seguire le proteine specifiche in diverse celle viventi. Per verificare la tecnica, hanno coltivato le cellule cerebrali in un piatto ed hanno acceso Dendra2, una proteina photoswitchable che emette luce da verde a rosso dopo essere stato colpito da un tipo specifico di indicatore luminoso. Sia l'incandescenza rossa che verde può essere seguita fino a rimuovere la proteina dalla cella. In questo modo, i ricercatori potrebbero tenere la carreggiata la vita di Dendra2 recentemente prodotto (che emette luce verde) e più vecchio, Dendra2 photoswitched (che emette luce rosso) fino a rimuovere la proteina a partire dalla cella.

“Prima di questa nuova tecnica, non c'era modo esaminare i diversi neuroni e la loro capacità trattare le proteine. Questo metodo fornisce una lettura in tempo reale di quanto velocemente le proteine sono girate in neuroni e ci dà uno sguardo ad alcuni dei meccanismi in questione,„ ha detto Margaret Sutherland, il Ph.D., direttore del programma a NINDS.

I ricercatori hanno seguito Dendra2 in un insieme dei neuroni striatal, che hanno ottenuto dai ratti. Lo striatum (dove i neuroni striatal sono individuati) è una regione del cervello in questione in una serie di funzioni del cervello compreso i movimenti di progettazione ed il più molto è influenzato nella malattia di Huntington. Hanno scoperto che la vita media della proteina (quanto tempo è rimanere nella cella) ha variato tre a quattro volte tanto, suggerendo che le tariffe del proteostasis fossero differenti fra i diversi neuroni. Cioè alcune celle possono elaborare una proteina identica molto più lenta di altre.

Poi, i ricercatori esaminatori come le celle si occupano dei moduli differenti del huntingtin, la proteina hanno compreso a Huntington. Hanno fuso Dendra2 sulla conclusione di una versione normale o mutante del huntingtin per tenere la carreggiata quanto tempo la proteina è rimanere in celle. La versione mutante del huntingtin è più lunga e contiene tre particelle elementari della proteina ha ripetuto un numero di volte anormale. Queste ripetizioni in huntingtin sono che cosa causa da misfold, finalmente piombo alla morte del neurone ed ai sintomi della malattia. Come preveduto, nei loro esperimenti, il modulo mutante del huntingtin ha indotto più celle del ratto a morire del modulo normale della proteina.

I ricercatori hanno trovato che il lasso di tempo la proteina mutante è rimanere nella sopravvivenza di un neurone preveduta cella: le più brevi vite medie del huntingtin mutante sono state associate con la sopravvivenza di un neurone più lunga. Una più breve vita media indica che una proteina non rimane a lungo nella cella e che il proteostasis sta funzionando efficacemente per annullarlo via. Ciò suggerisce che quello migliorare il proteostasis nei cervelli di Huntington possa migliorare la sopravvivenza di un neurone.

Per verificare questa idea, i ricercatori hanno attivato Nrf2, una proteina conosciuta per regolamentare il trattamento della proteina. Quando Nrf2 è stato acceso, la vita media del huntingtin è stata accorciata ed il neurone ha vissuto più lungamente.

“Nrf2 sembra come un obiettivo terapeutico potenzialmente emozionante. È profondo neuroprotective nel modello di nostra Huntington ed accelera la distanza del huntingtin mutante,„ ha detto il Dott. Steven Finkbeiner, autore senior del documento.

Sebbene sia i neuroni striatal che corticali siano influenzati dal huntingtin mutante, i neuroni striatal sono più suscettibili della morte delle cellule. I ricercatori hanno trovato che i neuroni striatal non erano efficaci quanto i neuroni corticali nel riconoscimento e nella rimozione via della proteina mutante.

“Una individuazione sorprendente da questi esperimenti era il significato della capacità degli unicellulari di annullare il huntingtin mutante. È risultato che questa abilità in gran parte ha predetto la loro predisposizione, se quel neurone è venuto dalla regione più vulnerabile del cervello - lo striatum, o la corteccia, che è meno vulnerabile,„ ha detto il Dott. Finkbeiner. I risultati indicano che la tossicità delle proteine nocive può causare il neurodegeneration interferendo con il sistema di proteostasis, pregiudicante quanto sono annullati rapidamente dai neuroni.

“I risultati dovrebbero ricordarci che mettere a fuoco sulle proteine malattia-causanti è soltanto un lato della moneta. Per capire perché alcune celle muoiono ed altre sono risparmiate, possiamo avere bisogno di di riconoscere che ci sono differenze cella-specifiche importanti e in gran parte non riconosciute nei modi che i vari tipi di neuroni riconoscono ed hanno malattia-causare le proteine,„ il Dott. continuato Finkbeiner.

I ricercatori hanno esplorato i meccanismi potenziali dietro le differenze in proteostasis. Un modo che le celle si liberano normalmente delle proteine è con autophagy - un trattamento in cui le proteine sono fatte i bagagli nelle sfere e poi sono ripartite. I risultati in questo documento hanno indicato che i neuroni hanno aumentato la tariffa di autophagy quando hanno percepito che il modulo mutante del huntingtin era accumularsi, indicante che il sistema autophagy può essere un obiettivo della droga.

“Questi risultati forniscono la prova che i nostri cervelli hanno meccanismi di reazione potenti da occuparsi delle proteine malattia-causanti. Il fatto che alcune di queste malattie non causano i sintomi che possiamo individuare fino alla quarta o quinta decade di vita, anche quando il gene è stato presente dalla nascita, suggerisce che quei meccanismi siano niente male,„ ha detto il Dott. Finkbeiner.

La ricerca futura è necessaria determinare perché i meccanismi di reazione si guastano mentre le cellule cerebrali invecchiano e come i neuroni nel cervello sano tengono il funzionamento di sistema di proteostasis.

“Metodi nuovi di ricerca che ci aiutano a capire come la funzione determinata dei neuroni aumenterà la nostra comprensione dei disordini del sistema nervoso centrale e contribuirà ad identificare i nuovi trattamenti. È critico da continuare a lavorare ai metodi come quelli descritti in questo documento,„ ha detto il Dott. Sutherland.