Мозг болеет белками

Ученым удалось выделить ряд белков человеческого мозга, отвечающий за возникновение 130 различных болезней. Кроме того, обнаружена связь между возникновением заболеваний и эволюцией мозга.

Болезни мозга – ведущая причина возникновения инвалидности у людей в развитых странах, по данным Всемирной организации здравоохранения. Только в США связанные с инвалидностями затраты превышают $300 млрд. Вообще же мозг – самый сложный орган человеческого тела. Он состоит из миллионов нервных клеток, связанных друг с другом миллиардами синапсов. Каждый синапс (соединение между клетками) состоит из белков, которые образуют важные молекулярные машины – постсинаптические уплотнения (ПСУ).

Роль этих «устройств» в возникновении болезней мозга была показана на животных, однако степень их влияния на человеческий организм оставалась малоизученной.

Группа ученых под руководством профессора Сета Гранта из Эдинбургского университета провели такое исследование. Они выделили ПСУ из синапсов мозга пациентов, которые проходили операции на мозге и проанализировали их молекулярный состав с помощью методов протеомики – науке о составе и строении белков. Их работу публикует Nature Neuroscience.

В результате удалось найти 1461 белок, каждый из них кодировался соответствующим геном. Это, в свою очередь, позволило впервые провести систематическую идентификацию заболеваний, которым подвержены синапсы. Кроме того, знание точного состава синапсов важно для изучения эволюции мозга и поведения.

«Оказалось, что более 130 заболеваний мозга протекают с поражением ПСУ

– такой большой цифры не мог предположить никто. Среди них болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также другие нейродегенеративные расстройства: эпилепсия, аутизм, психические детские расстройства», – пояснил профессор Грант.

Каждый седьмой белок из более тысячи обнаруженных вовлечен в развитие того или иного заболевания. Таким образом, исследование протеомики ПСУ – стратегически важный «пропускной пункт» к исследованию заболеваний мозга, отмечают биологи.

Будущие применения новых знаний о строении синапсов очень широки.

«Многие заболевания включают действие одного и того же набора белков, поэтому, действуя на них, мы можем разработать новые лекарства, эффективные сразу против нескольких болезней», – отметил профессор Грант.

По результатам работы была составлена «дорожная карта» молекулярной организации человеческих синапсов, которая показывает, как связаны белки в них с возникновением тяжелых заболеваний.

Чтобы ускорить процесс внедрения такой важной разработки в практику, ученые открыто опубликовали это дорожную карту на специальном сайте G2Cdb. Они надеются, что знания о протеоме ПСУ помогут их коллегам лучше разобраться в вопросах функционирования мозга, которыми они занимаются.

Биологи также проследили эволюцию белков ПСУ в течение миллионов лет развития млекопитающих.

Они предполагали, что эти белки будут мутировать, эволюционировать и развиваться с той же скоростью, что обычные белки в человеческом организме. Однако белки ПСУ оказались «сонями»: они изменились куда слабее, чем их «товарищи».

«Консервация структуры этих белков (фактически они управляют нашим поведением) и болезни, связанные с ними, не изменились за миллионы лет. Например, белки ПСУ грызунов очень близки к человеческим. Это лишнее подтверждение того, что крысы и мыши – качественная и верная модель для изучения человеческих заболеваний и методов терапии», – подытожил Грант.