Δομικές και λειτουργικές γνώσεις για τον πολυμορφισμό των ινιδίων συνουκλεΐνης Μέρος 2

-Οι πρωτεΐνες συνουκλεΐνης (-syn) και -συνουκλεΐνης (-Syn) ανήκουν επίσης στην οικογένεια συνουκλεΐνης [165] (Εικόνα 1C). -Το Syn είναι μια πρωτεΐνη 134 αμινοξέων, που προηγουμένως αναγνωρίστηκε ως το ανθρωποομόλο της βόειας φωσφονοευρωπρωτεΐνης 14 (PNP14).

Καθώς μεγαλώνουμε, η μνήμη σταδιακά μειώνεται. Ωστόσο, μπορούμε να βελτιώσουμε τη μνήμη μέσω της καλής διατροφής. Η πρωτεΐνη αμινοξέων είναι ένα από τα πιο σημαντικά θρεπτικά συστατικά.

Οι πρωτεΐνες αμινοξέων μπορούν να αυξήσουν τον αριθμό και τις συνδέσεις των νευρώνων στον εγκέφαλο, παίζοντας ζωτικό ρόλο στη μάθηση και τη μνήμη. Επιπλέον, οι πρωτεΐνες αμινοξέων μπορούν να προάγουν την ανάπτυξη και την επισκευή των αιμοφόρων αγγείων στον εγκέφαλο και να αυξήσουν την παροχή οξυγόνου στον εγκέφαλο, συμβάλλοντας έτσι στη βελτίωση της γνωστικής ικανότητας και της μνήμης του εγκεφάλου.

Ορισμένες τροφές πλούσιες σε πρωτεΐνες αμινοξέων περιλαμβάνουν το κοτόπουλο, το βόειο κρέας, το ψάρι και τα αυγά. Ταυτόχρονα, ορισμένες τροφές φυτικής προέλευσης όπως τα φασόλια, οι ηλιόσποροι κ.λπ. παρέχουν επίσης πλούσιες πρωτεΐνες αμινοξέων. Μπορούμε να βελτιώσουμε τη μνήμη τρώγοντας μια ισορροπημένη διατροφή και καταναλώνοντας κατάλληλα αμινοξέα και πρωτεΐνες.

Επιπλέον, θα πρέπει να προσέχουμε την πρόσληψη κατάλληλων ποσοτήτων πρωτεΐνης αμινοξέων και να διατηρούμε υγιεινές διατροφικές συνήθειες και τρόπο ζωής. Η τακτική άσκηση, ο επαρκής ύπνος και η μείωση του στρες μπορούν όλα να βοηθήσουν στη βελτίωση της ανάπτυξης και της λειτουργίας του εγκεφάλου.

Συνολικά, τα αμινοξέα και οι πρωτεΐνες είναι σημαντικά θρεπτικά συστατικά για τη βελτίωση της μνήμης. Μέσω λογικών προσαρμογών διατροφής και τρόπου ζωής, μπορούμε να βοηθήσουμε τον εγκέφαλό μας να λειτουργεί καλύτερα, να βελτιώσουμε την ικανότητά μας να μαθαίνουμε και να θυμόμαστε και να έχουμε μια πιο υγιή και ευτυχισμένη ζωή. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola έχει αντιοξειδωτικά, αντιφλεγμονώδη και αντιγηραντικά αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση της οξείδωσης και των φλεγμονωδών αντιδράσεων στον εγκέφαλο, προστατεύοντας έτσι τον υγεία του νευρικού συστήματος. Επιπλέον, το Cistanche deserticola μπορεί επίσης να προωθήσει την ανάπτυξη και την επισκευή των νευρικών κυττάρων, ενισχύοντας έτσι τη συνδεσιμότητα και τη λειτουργία των νευρωνικών δικτύων. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της μνήμης, της μάθησης και της ταχύτητας σκέψης και μπορεί επίσης να αποτρέψουν την ανάπτυξη γνωστικής δυσλειτουργίας και νευροεκφυλιστικών ασθενειών.

Κάντε κλικ στο Μάθετε τρόπους για να βελτιώσετε τη λειτουργία του εγκεφάλου

Το τέντωμα 11-αμινοξέων (υπολείμματα 73-83) λείπει στον τομέα NAC του (Εικόνα 1C), λόγω του οποίου δεν μπορεί να ινιδωθεί [11,176,177]. Παλαιότερα, πιστευόταν ότι το -Syn είναι ένας αναστολέας της συσσώρευσης -Syn και απέτρεψε τη νευροτοξικότητά του [11,176]. Ωστόσο, αυτή η αντίληψη άλλαξε μετά την ανακάλυψη μεταλλάξεων missense στο γονίδιο -Syn, P123H (οικογενές) και V70M (σποραδικό), γνωστό ότι προκαλεί DLB [178].

Οι επιβλαβείς επιδράσεις αυτών των μεταλλάξεων έχουν αποδειχθεί από μελέτες σε κύτταρα και ζώα [179,180]. Η ομάδα μας έδειξε πρόσφατα ότι υπό κανονικές φυσιολογικές συνθήκες, η ινιδοποίηση και η συσσώρευση του -Syn και οι σχετιζόμενες με την ασθένεια μεταλλάξεις του δεν συνέβησαν, αλλά ένα αλλοιωμένο μικροπεριβάλλον, όπως η μείωση του pH ή/και η παρουσία ηπαρίνης, προκάλεσε τον πολυμερισμό τους [181].

Το -Syn, το οποίο μοιράζεται ~55% ομολογία αλληλουχίας με το -Syn, εντοπίστηκε αρχικά σε κακοήθειες καρκίνου του μαστού που κωδικοποιούνται από ένα ειδικό γονίδιο για τον καρκίνο του μαστού, το BCSG1 [182]. Αναφέρθηκε στο περιφερικό κεντρικό νευρικό σύστημα και στους ιστούς καρκίνου του μαστού [182,183]. Συσσωματώνεται και σχηματίζει ινίδια in vitro [177] και incells [184], αλλά είναι συγκριτικά πιο αργό από το -Syn [91].

Η κακή αναδίπλωση και η μαρμαρυγή του -Syn είναι ένα σημαντικό συμβάν σε αρκετές νευροεκφυλιστικές διαταραχές [185]. Τα μη αναδιπλωμένα συσσωματώματα -Syn είναι αμυλοειδογόνα, τα οποία συσσωρεύονται λανθασμένα στον εγκέφαλο και, ως αποτέλεσμα, ο ασθενής υφίσταται κινητικές ανωμαλίες που επιδεινώνονται με την πάροδο του χρόνου.

Η συσσωμάτωση του -Syn είναι ένα πολύπλοκο φαινόμενο και περιλαμβάνει τη μετατροπή μονομερών σε δομές πλούσιες σε διασταυρούμενες{1} υψηλές διαταγές μέσω του σχηματισμού αρκετών διαλυτών ολιγομερών ειδών εντός και εκτός διαδρομής [185,186]. Ο σχηματισμός αμυλοειδούς του -Syn γενικά παρακολουθείται με χρωστική φθορισμού θειοφλαβίνης Τ [187].

Ακολουθεί τη σιγμοειδή κινητική ανάπτυξης, η οποία αποτελείται από (i) τη φάση υστέρησης, που περιλαμβάνει το σχηματισμό πυρήνων, οι οποίοι τελικά αναπτύσσονται στην ανιχνεύσιμη δομή συσσωματώματος στο διάλυμα. (ii) η φάση επιμήκυνσης, η μετατροπή και η επακόλουθη ανάπτυξη των ολιγομερών ειδών στην ινώδη δομή. και (iii) τη στατική φάση, που αντιπροσωπεύει τη σταθερή κατάσταση όπου η συγκέντρωση μονομερούς και ινιδίων φτάνει στην ισορροπία.

Στο τέλος της συσσωμάτωσης, το -Syn συναρμολογείται σε άτυπα μακρά αμυλοειδή ινίδια, που συνήθως χαρακτηρίζονται από ηλεκτρονική μικροσκοπία και τεχνικές μικροσκοπικής απεικόνισης ατομικής δύναμης [9]. Αυτές οι φάσεις συσσωμάτωσης δεν μπορούν να αποδοθούν σε ένα μεμονωμένο γεγονός ή μικροσκοπική διαδικασία. Αντίθετα, όλες οι διεργασίες, δηλαδή η πρωτογενής πυρήνωση, η επιμήκυνση, η δευτερογενής πυρήνωση και ο κατακερματισμός, είναι ενεργές σε όλες τις φάσεις της καμπύλης ανάπτυξης αλλά με διαφορετικούς ρυθμούς [188,189] (Εικόνα 2).

Αυτοί οι ρυθμοί αντίδρασης διέπονται από τις σταθερές του ρυθμού συσσωμάτωσης και τη συγκέντρωση των αντιδρώντων ειδών σε μια δεδομένη χρονική στιγμή [190]. Ο σχηματισμός αμυλοειδούς ξεκινά με πρωτογενή πυρήνωση του μονομερούς είδους στο διάλυμα και επιμήκυνση με την προσθήκη μονομερούς στα αναπτυσσόμενα άκρα των συσσωματωμάτων [189]. Ωστόσο, οι πρωτογενείς διεργασίες πυρηνοποίησης είναι βραχύβιες και ξεπερνιούνται γρήγορα από τις δευτερογενείς διαδικασίες πυρήνωσης [191].

Ο κατακερματισμός των ινιδίων υπό συνθήκες ανάδευσης (ή ακόμα και υπό συνθήκες ηρεμίας ανάλογα με τη σταθερότητα των ινιδίων αμυλοειδούς) τροποποιεί τον αριθμό των αναπτυσσόμενων άκρων και επηρεάζει σημαντικά τη συνολική κινητική ανάπτυξης [188,189].

Επιπλέον, η δευτερογενής πυρήνωση με επιφανειακή κατάλυση είναι επίσης ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που συμβάλλουν στην ανάπτυξη αμυλοειδούς σε πολλά συστήματα, ειδικά σε συνθήκες υποβάθμισης [189,190]. Η αυτοσυναρμολόγηση και η συσσώρευση του -Syn είναι ένα πολύπλοκο φαινόμενο και περιλαμβάνει πολλαπλές παράλληλες διεργασίες. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τα υποκείμενα μοριακά συμβάντα για να οριοθετήσουμε τη θεμελιώδη σύνδεσή τους με την ανθρώπινη ασθένεια.

4. Φαινόμενα καταπόνησης τύπου Prion σε -Συν

Από την ανακάλυψη του -Syn ως του κύριου συστατικού της παθολογίας του σώματος Lewy το 1997, η κύρια εστίαση έχει μετατοπιστεί στην οριοθέτηση του υποκείμενου παθογόνου μηχανισμού της PD.

Ο Heiko Braak [192] παρουσίασε ένα σύστημα σταδιοποίησης της παθολογίας Lewy το 2003 με βάση τα συγκεκριμένα πρότυπα εξάπλωσης -Syn. Σύμφωνα με την υπόθεση Braak, η Lewypathology ξεκινά από τον οσφρητικό βολβό και το DMV και στη συνέχεια εξαπλώνεται προοδευτικά στις άλλες περιοχές του εγκεφάλου.

Αν και υπάρχουν πειραματικά και κλινικά στοιχεία που υποστηρίζουν την υπόθεση του Braak, δεν είναι βέβαιο εάν είναι εφαρμόσιμη και/ή περιγράφει με ακρίβεια την εξέλιξη της PD σε όλους τους ασθενείς. Για παράδειγμα, υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες οι ασθενείς δεν παρουσιάζουν παθολογία Lewy σε DMV ή ENS, ενώ άλλες περιοχές του εγκεφάλου επηρεάζονται σοβαρά [193-198].

Ακόμη και σε ορισμένες περιπτώσεις, δεν έχει παρατηρηθεί σύνδεση μεταξύ της σοβαρότητας της παθολογίας Lewy και των κλινικών συμπτωμάτων στην PD [195]. Ως εκ τούτου, προτείνεται να εφαρμοστεί η υπόθεση του Braak μόνο σε ένα υποσύνολο του πληθυσμού [198] καθώς δεν τηρούν όλοι οι ασθενείς με PD το σύστημα σταδιοποίησης που προτείνει ο Braak [199]. Περιέργως, οι αναφορές παθολογίας Lewy σε εμβρυϊκά νευρωνικά μοσχεύματα μετά από δεκατέσσερα χρόνια μεταμόσχευσης στο ραβδωτό σώμα του ασθενούς με PD παρείχαν άμεση απόδειξη της μετάδοσης από κύτταρο σε κύτταρο και της εξάπλωσης της -Συνπαθολογίας που προτάθηκε από τον Braak [200,201].

Μελέτες που χρησιμοποιούν συστήματα in vitro και κυτταρικών μοντέλων υπέδειξαν αργότερα ότι τα συσσωματώματα Syn είναι μολυσματικά, μπορούν να μετακινηθούν από το ένα κύτταρο στο άλλο και να συσσωρεύουν τη συσσώρευση του διαλυτού ενδογενούς αντίστοιχου στα κύτταρα δέκτες, εξηγώντας το φαινόμενο που παρατηρείται στους εμβολιασμένους νευρώνες [18,21,23] . Αυτή η όμοια με πριόν μετάδοση του συσσωματώματος -Syn από τη μια περιοχή στην άλλη εμπλέκεται επίσης σε ασθενείς με DLB και PDD, υποδηλώνοντας ότι η εξάπλωση της παθολογίας Lewy είναι η κοινή ιδιότητα των -Syn συσσωματωμάτων συνουκλεινοπάθειας [202-205].

Ωστόσο, τα κλινικά και παθολογικά χαρακτηριστικά αυτών των συννουκλεϊνοπαθειών είναι εξαιρετικά μεταβλητά και ετερογενή [206,207], [146,208]. Θα μπορούσε κανείς να αναρωτηθεί γιατί, παρόλο που συνδέεται με τη συσσώρευση της ίδιας πρωτεΐνης, η κατανομή της παθολογίας -Syn και η εκδήλωση συμπτωμάτων της νόσου είναι διαφορετική μεταξύ των συνπυρηνοπαθειών.

Αυτό θα μπορούσε να εξηγηθεί από το φαινόμενο του στελέχους που μοιάζει με πριόν του -Syn, στο οποίο η ίδια πρόδρομη πρωτεΐνη σχηματίζει διαφορετικά ινίδια που οδηγούν σε ξεχωριστή παθολογία.

4.1. Έννοια των στελεχών Prion

Οι τελευταίες δεκαετίες έρευνας έχουν προτείνει ότι πρωτεΐνες/πεπτίδια με διάφορες δομές και αλληλουχίες μπορούν να σχηματίσουν μια κοινή πτυχή διασταυρούμενης- -πλούσιας σε φύλλα δομής αμυλοειδούς [209-213]. Αυτές οι πρωτεΐνες/πεπτίδια σχηματίζουν αμυλοειδή με ένα κοινό πλαίσιο συσσωμάτωσης, δηλαδή μέσω ενός μηχανισμού πολυμερισμού που εξαρτάται από την πυρήνωση [214,215].

Ωστόσο, κάθε πρωτεΐνη/πεπτίδιο μπορεί επίσης να υποβληθεί σε μια ξεχωριστή οδό συσσωμάτωσης για να σχηματίσει μια μοναδική δομή αμυλοειδούς. Πρόσφατες δομικές μελέτες υψηλής ανάλυσης με ssNMR και κρυο-ΕΜ έχουν πράγματι προτείνει ότι κάθε πρωτεΐνη συσκευάζεται μοναδικά και σχηματίζει διαφορετικές δομές για τη διασταύρωση- -φύλλων [56-58,61,216]. Όχι μόνο αυτό, αλλά, παραδόξως, η oneprotein μπορεί να σχηματίσει πολλαπλές διαφορετικές δομικές πτυχές [40,59].

Έτσι, αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να υιοθετήσουν διάφορες διαμορφώσεις από την ίδια αλληλουχία αμινοξέων, προκαλώντας πολλές πρωτεϊνοπάθειες και, ως εκ τούτου, δεν επιβεβαιώνουν την υπόθεση μία πρωτεΐνη-μία δομή [217]. Για παράδειγμα, το tau αναδιπλώνεται διαφορετικά στη νόσο του Alzheimer και στη νόσο του Pick [40,218,219] . Διαφορετικά συσσωματώματα πρωτεΐνης δέσμευσης DNA TAR (TDP-43) υπάρχουν στους εγκεφάλους των υποτύπων Μετωποκροταφικής λοβοδέκφυλης (FTLD-TDP), που δείχνουν μορφολογικές διαφορές μεταξύ των υποτύπων [220].

Η ικανότητα αυτής της πρωτεΐνης να αναδιπλώνεται και να εμφανίζει διαμορφωτική ποικιλομορφία μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές συνέπειες, όπως ο νευροεκφυλισμός [221]. Αυτό το φαινόμενο ενός πρωτεϊνικού σχηματισμού διαφορετικών αμυλοειδών που σχετίζονται με διάφορες φαινοτυπικές ιδιότητες είναι πολύ γνωστό για τα πριόν [46,222]. Τα πριόν είναι μολυσματικά σωματίδια πρωτεΐνης που παρουσιάζουν διαμορφωτική ετερογένεια και μπορούν να μεταδοθούν από το ένα άτομο στο άλλο [223].

Πολλά στοιχεία δείχνουν επιδημιολογική και κλινικοπαθολογική ποικιλομορφία σε ασθένειες ανθρώπινων πριόν, όπως η νόσος Kuru, το σύνδρομο Gerstmann-Straussler-Scheinker και η νόσος Creutzfeldt-Jakob [224], καθώς και ασθένειες μη ανθρώπινων πριόν, όπως η σπογγώδης εγκεφαλοπάθεια των βοοειδών (BSE) σε βοοειδή, τρομώδης νόσος σε αιγοπρόβατα κ.λπ. [225].

Η κανονική κυτταρική πρωτεΐνη πριόν (PrPC) υφίσταται μετατροπή από -ελικοειδούς σε -πλούσια σε φύλλα διαμόρφωση (PrPSc), η οποία είναι μια αδιάλυτη, ανθεκτική σε PK και μολυσματική μορφή. Το PrPSc διαδίδεται και συσσωματώνεται ακολουθώντας δύο ευρέως αποδεκτούς μηχανισμούς/μοντέλα, δηλαδή το μοντέλο υποβοηθούμενου από εκμαγείο και το μοντέλο πολυμερισμού πυρήνων.

Ένα παθογόνο πριόν δρα ως πρότυπο στο υποβοηθούμενο από πρότυπο μοντέλο και παρέχει μια επιφάνεια για τη μετατροπή μιας ενδογενούς φυσιολογικής πρωτεΐνης πριόν στην κακοδιπλωμένη παθογόνο μορφή της [226]. Στο μοντέλο πυρηνοποίησης-πολυμερισμού, το μονομερέςPrPSc συνδυάζεται και σχηματίζει έναν σταθερό πυρήνα, που ονομάζεται επίσης σπόρος. Αυτοί οι σπόροι συνεχίζουν να προσλαμβάνουν PrPC και να τους μετατρέπουν στα παθογόνα αντίστοιχά τους [226].

Μία από τις αξιοσημείωτες ιδιότητες των πριόν είναι ότι μπορούν να αναδιπλωθούν εσφαλμένα σε διαφορετικές διαμορφώσεις, καθεμία από τις οποίες δημιουργεί διακριτά κλινικά, ιστολογικά και παθολογικά προφίλ. Αυτά τα συσσωματώματα με διαφορετικές διαμορφώσεις και παθολογική συμπεριφορά αναφέρονται ως «στελέχη» [45,227]. Οι πρωτοποριακές παρατηρήσεις σχετικά με την παρουσία στελεχών πριόν προήλθαν από τη μελέτη των Pattison και Milson, 1961 [228], όπου παρήγαγαν πειραματικά την τρομώδη νόσο σε κατσίκες και παρατήρησαν διακριτές κλινικές εκδηλώσεις της νόσου λόγω διαφορετικών στελεχών.

Σε μια άλλη μελέτη, ο Fraserand Dickinson ήταν σε θέση να διακρίνει διαφορετικά στελέχη τρομώδους νόσου σε μολυσμένα μοντέλα ποντικών, ανάλογα με την έκταση της βλάβης σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου [229]. Αργότερα, πληθώρα αναφορών έδειξαν την ύπαρξη στελεχών PrPSc [227,230-233] και μεθόδους για τη διάκρισή τους, όπως η πέψη με πρωτεϊνάση Κ (PK) [234,235], ο παραμαγνητικός συντονισμός ηλεκτρονίων (EPR) και η φασματοσκοπία NMR [43].

Αυτές οι διαμορφώσεις του PrPSc ποικίλλουν ως προς διαφορετικούς τύπους δευτερευουσών δομικών στοιχείων, όπως -έλικα, -κλώνο, -στροφή, διαφορετικές δομικές πτυχές ή διαφορετική συσκευασία [227,230,232,235,236]. Για παράδειγμα, η πριονοπρωτεΐνη από το συριακό χάμστερ αναδιπλώνεται τόσο σε ελικοειδείς όσο και σε ελικοειδείς δομές, καθώς και σε διάφορα ενδιάμεσα σε υδατικό διάλυμα [236].

Αυτά δεν είναι μόνο δομικά αλλά και λειτουργικά διακριτά μεταξύ τους [43] και έχουν εντοπιστεί σε διαφορετικές διαταραχές πριόν ανθρώπου και ζώων [233,237]. Παρά το γεγονός ότι προκύπτουν από τη συσσώρευση της ίδιας πρωτεΐνης πριόν, οι ασθένειες πριόν διαφέρουν μεταξύ τους όσον αφορά την έναρξη της νόσου/ περίοδος επώασης, εξέλιξη και ιστοπαθολογικές βλάβες στον μολυσμένο εγκέφαλο [224,225]. Αυτό έχει ονομαστεί συλλογικά ως «φαινόμενα καταπόνησης πριόν» [45,46,238].

Ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που συνεισφέρουν σε αυτήν την ποικιλία/παραλλαγή στελεχών είναι η ικανότητα των μολυσματικών παραγόντων/πριόντων να μολύνουν ορισμένα είδη [44.239.240] και να διασχίζουν το «φράγμα των ειδών», δημιουργώντας έτσι μια ποικιλία στελεχών με διακριτά βιοχημικά και παθολογικά χαρακτηριστικά. Μια τέτοια περίπτωση είναι η vCJD (παραλλαγή της νόσου Creutzfeldt-Jakob), που προκύπτει από τη μετάδοση του BSEprion μεταξύ των ειδών από τα βοοειδή στον άνθρωπο [44,240], η οποία είναι η μόνη γνωστή περίπτωση μη-ανθρώπινων πριονιών που μεταδίδονται στον άνθρωπο.

Επίσης, είναι γνωστό ότι διαφορετικά στελέχη πριόν συνυπάρχουν μεταξύ τους, όπως φαίνεται στην περίπτωση της sCJD (σποραδική νόσος Creutzfeldt–Jakob) [241,242], εμφανίζοντας διακριτές βιοχημικές ιδιότητες σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Τα στελέχη Prion είναι επίσης γνωστό ότι επεκτείνουν την περίοδο επώασης κατά τη συν-μόλυνση με άλλα στελέχη, παρουσιάζοντας έτσι ένα φαινόμενο «ανταγωνισμού», όπως παρατηρείται σε διάφορες μελέτες [243-245].

Όλα τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά των φαινομένων του στελέχους πριόν και η δυνατότητα δημιουργίας νέων στελεχών πριόν έχουν αναδειχθεί όχι μόνο ως σοβαρή επιστημονική πρόκληση αλλά και ως απειλή για τη γενική δημόσια υγεία.

Πρόσφατες μελέτες, ωστόσο, έχουν προτείνει ότι αυτή η ιδιότητα του στελέχους των αμυλοειδών δεν περιορίζεται μόνο σε πριόν, αλλά και άλλα αμυλοειδή που σχετίζονται με διάφορες νευροεκφυλιστικές διαταραχές όπως το Alzheimer και το Parkinson [19.246.247], [18.248]. Έχουν παρασχεθεί διάφορα στοιχεία από in vitro και in vi μελέτες για την επίδειξη της συμπεριφοράς του στελέχους τύπου theprion του -Syn, όπως συζητείται παρακάτω.

4.2. -Στελέδια Syn που δημιουργούνται in vitro

Τα τελευταία χρόνια έχουν αναφερθεί αυξανόμενες ενδείξεις στελεχών -Syn που μοιάζουν με prion που σχετίζονται με κλινικές και παθολογικές παραλλαγές που παρατηρούνται σε συνουκλεινοπάθειες [29-35,249].

Αυτά τα στελέχη έχουν οριστεί ως διακριτά και σταθερά συγκροτήματα διαμόρφωσης μιας μοναδικής πρωτεΐνης που μπορούν να αυτοαναπαραχθούν και να πολλαπλασιαστούν in vivo και να οδηγήσουν σε διαφορετικούς φαινοτύπους ασθενειών. Οι Guo et al. ανακάλυψε δύο «στελέχη» προ-σχηματισμένων ινιδίων -Syn (ρουφηξιών), μέσω ινιδοποίησης denovo, που ονομάζεται «στέλεχος Α», και επαναλαμβανόμενης ινιδοποίησης σποράς in vitro, που ονομάζεται «στέλεχος Β».

Αυτά τα δύο στελέχη εμφάνισαν διακριτές διαμορφώσεις και εντυπωσιακές διαφορές μεταξύ της πρωτεΐνης tau σε πρωτεύουσες νευρωνικές καλλιέργειες και in vivo [30]. Εκτός από την τεκμηρίωση των ενδείξεων των στελεχών ινιδίων -Syn για πρώτη φορά, αυτά τα ευρήματα προσδιόρισαν επίσης τη συμπεριφορά διασταυρούμενης σποράς του -Syn. Αργότερα, αρκετές ομάδες εκμεταλλεύτηκαν την ιδιότητα του χαμαιλέοντα του -Syn [9] και εξέτασαν πολυάριθμες συνθήκες ανάπτυξης για να δημιουργήσουν -Syn strainsin vitro. Κάτω από διαφορετικές συνθήκες ανάπτυξης, παρατηρήθηκαν αρκετές διαμορφωτικά σταθερές και ασταθείς καταστάσεις πρωτεΐνης [250].

Οι διαμορφώσεις, οι οποίες δεν είναι θερμοδυναμικά σταθερές ή δεν μπορούν να δημιουργήσουν σταθερές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, δεν μπορούν να αναπτυχθούν σε αμυλοειδή ινίδια. Αυτά αναφέρονται ως κράτη ανίκανα για την ανάπτυξη (Εικόνα 3). Από την άλλη πλευρά, οι κατάλληλες για ανάπτυξη καταστάσεις του -Syn μπορούν να αναπτυχθούν και να σχηματίσουν διαφορετικά ινίδια ανάλογα με τις συνθήκες ανάπτυξης (Εικόνα 3).

Τα προκύπτοντα ινίδια υπό διαφορετικές συνθήκες συναρμολόγησης όχι μόνο διαθέτουν διαφορετικές βιοχημικές και βιοφυσικές ιδιότητες, όπως αντίσταση στις πρωτεάσες, κυτταροτοξικότητα, ικανότητα σποράς κ.λπ. [29–32,34–36,51,53] αλλά επίσης αποτυπώνουν την αρχιτεκτονική τους στα θυγατρικά ινίδια ανάλογα με την κατάσταση ανάπτυξης και τη φύση των σπόρων (Εικόνα 3).

Οι Bousset et al. πράγματι δημιούργησε δύο δομικά και λειτουργικά διαφορετικά στελέχη -Syn, που ονομάζονται «ινίδια» και «κορδέλες», χρησιμοποιώντας διαφορετικές φυσιολογικές συγκεντρώσεις αλάτων [29]. Τα ινίδια προκάλεσαν περισσότερη κυτταροτοξικότητα, ενώ οι κορδέλες βρέθηκαν να είναι πιο αποτελεσματικές στην πρόκληση εγκλεισμών -Syn in vivo [33]. Παρόμοιες διαφορές λήφθηκαν με στελέχη που δημιουργήθηκαν από τους Suzuki et al. [51], όπου ένα στέλεχος προκάλεσε τη συσσώρευση άφθονων φωσφορυλιωμένων και ουμπικιτινοποιημένων συσσωματωμάτων -Syn σε καλλιεργημένους νευρώνες και ποντίκια λόγω της ικανότητάς του να αλληλεπιδρά με συμπλέγματα πρωτεασώματος, ενώ το άλλο στέλεχος απέτυχε να το κάνει [51].

Στις μέρες μας, οι ποικίλες πειραματικές συνθήκες έχουν γίνει μάλλον μια κοινή στρατηγική για τη δημιουργία στελεχών in vitro. Σε περιπτώσεις όπου τα κριτήρια που πρέπει να ονομάζονται «στέλεχος», δηλαδή, πρέπει να είναι μια δομική παραλλαγή των συσσωματωμάτων πρωτεΐνης, να παρουσιάζουν την ικανότητα αυτοδιάδοσης και σειριακής μετάδοσης της νόσου στις επόμενες γενιές και να προκαλούν κλινικές και φαινοτυπικές παραλλαγές της νόσου, δεν είναι πλήρως πληρούνται, θα ήταν πιο κατάλληλο να ονομαστούν τα fibrilsas «πολύμορφα».

Αυτά τα πολύμορφα μπορεί να παρουσιάζουν εντυπωσιακές διαφορές στη μορφολογία και τη δομή τους [28,56,251], τους ρυθμούς πυρήνωσης [252], την ικανότητα σποράς και δέσμευσης μεμβράνης στα κύτταρα [36], κ.λπ. Ωστόσο, ως λειτουργική συνέπεια αυτών των δομικών παραλλαγών στα πολύμορφα, μπορεί ή μπορεί δεν οδηγεί σε διακριτούς κλινικούς υποτύπους ασθενειών. Υπάρχουν επίσης περιπτώσεις πολυμορφισμού εντός του δείγματος, που μπορεί να προκύψουν ανεξάρτητα από το εάν τα ινίδια παράγονται in vitro [39,57,253-256] ή προέρχονται από εκχυλίσματα εγκεφάλου [40,257,258].

Ενώ αυτά μπορεί να έχουν ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά, όπως μια παρόμοια μονομερική πτυχή ή μια κοινή δομή, παρουσιάζουν επίσης έντονες διαφορές στη μορφολογία, τη διάταξη των κλώνων ή τις βιοχημικές ιδιότητες [57,256]. Έτσι, διαφορετικές συνθήκες συναρμολόγησης μπορούν να δημιουργήσουν δομικά και λειτουργικά διακριτές ινιδικές συνθέσεις, οι οποίες μπορεί είτε να διαδοθούν ως μοναδικό στέλεχος -Syn είτε απλώς να σχηματίσουν πολύμορφα.

Αρκετές αναφορές έχουν ισχυριστεί την παρουσία συσσωματωμάτων -Syn στο γαστρεντερικό σωλήνα [259-263] και έναν βασικό ρόλο του πνευμονογαστρικού νεύρου στην εξάπλωση αυτών των συσσωματωμάτων από το έντερο στον εγκέφαλο [74,76,192,264,265]. Πρόσφατα, το E. coli που εκφράζει curli έχει αποδειχθεί ότι προάγει την παθολογία -Syn στο έντερο και στον εγκέφαλο ποντικών που υπερεκφράζουν το ανθρώπινο -Syn [78]. Η έκθεση σε μικροβιακά αμυλοειδή μπορεί να προκαλέσει πολυμορφισμό.

Αντίθετα, θα ήταν ενδιαφέρον να ρωτήσουμε εάν διαφορετικές μορφές -Syn (πολύμορφα) προέρχονται από το έντερο, εξαπλώνονται στις περιοχές του εγκεφάλου μέσω ανάδρομης πνευμονογαστρικής μεταφοράς και προκαλούν παθολογία με συγκεκριμένο στέλεχος. Σε αυτό το πλαίσιο, έχουν παρατηρηθεί δομικές και λειτουργικές διαφορές μεταξύ των ινιδίων -Syn που σχηματίζονται παρουσία και απουσία λιποπολυσακχαρίτη βακτηριακής ενδοτοξίνης (LPS) [31].

Το LPS είναι γνωστό ότι ρυθμίζει τη συσσώρευση -Syn σταθεροποιώντας τα ελικοειδή ενδιάμεσα που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της οδού συσσώρευσής του, με αποτέλεσμα ινίδια με μεταβλητή κυτταροτοξικότητα και αλλαγμένη συμπεριφορά εσωτερίκευσης [266]. ακετυλίωση, νίτρωση, κ.λπ., τα οποία συνδέονται άμεσα με τη συσσωμάτωση και την κυτταροτοξικότητά του [94,115,267,268].

Καθώς το pS129 είναι το πιο κοινό PTM και η κύρια μορφή -Syn στα σώματα εγκλεισμού, μπορεί να προκαλέσει σχηματισμό στελέχους in -Synin vivo. Οι Ma et al. έδειξε ότι η φωσφορυλίωση στο Ser129 επιτρέπει στην πρωτεΐνη να σχηματίσει ένα ξεχωριστό στέλεχος που διαφέρει δομικά με υψηλότερη κυτταροτοξικότητα και διαφορετικές ιδιότητες πολλαπλασιασμού in vitro και στα κύτταρα σε σύγκριση με το αντίστοιχο άγριου τύπου (χωρίς φωσφορυλίωση) [269].

Όχι μόνο η φωσφορυλίωση αλλά και η Ν-τερματική ακετυλίωση μπορεί να προσδώσει πολυμορφισμό ινιδίων [267], υποδηλώνοντας ότι ακόμη και μια ελαφρά τροποποίηση στην αλληλουχία αμινοξέων -Syn μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη δομή των ινιδίων του. Η αλλαγή στη δομή των ινιδίων μπορεί να επηρεάσει περαιτέρω τη διάδοση των ινιδίων in vivo στοχεύοντας επιλεκτικά διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους και κυτταρικούς πληθυσμούς εντός του εγκεφάλου [32].

Αυτές οι ειδικές για το στέλεχος διαφορές διατηρούνται στη συνέχεια πιστά κατά τη διάρκεια των γενεών [28,29,52] και οδηγούν σε κλινικές διαφορές κατά την έναρξη της νόσου, τη νευρολογική ασθένεια, το προφίλ της βλάβης, κ.λπ. [32]

Συνολικά, αυτές οι μελέτες υποδεικνύουν ότι σε ένα περίπλοκο και πολυσύχναστο περιβάλλον όπως αυτό των ακυτταρικών, ανεπαίσθητες περιβαλλοντικές και κυτταρικές αλλαγές, η παρουσία συμπαραγόντων ή άλλων πρωτεϊνών και αλλαγές στην κύρια αλληλουχία της πρωτεΐνης μπορεί να οδηγήσουν στο σχηματισμό διαφορετικών πολυμορφών ή στελεχών , με αποτέλεσμα διαφορετικά αποτελέσματα της νόσου.

For more information:1950477648nn@gmail.com