این پروتئین شگفت انگیز باعث زوال عقل می شود

دانشمندان تجمعات پروتئین TAF15 را به عنوان یک عامل کلیدی در زوال عقل فرونتومپورال شناسایی کرده اند، کشفی که می تواند در تشخیص و درمان این بیماری انقلابی ایجاد کند.

به گزارش تکناک، بیشتر بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی از جمله زوال عقل، شامل پروتئین‌هایی هستند که در رشته‌هایی به نام آمیلوئیدها تجمع می‌کنند. در بیشتر این بیماری‌ها، محققان پروتئین‌هایی را شناسایی کرده‌اند که تجمع می‌کنند و به آنها اجازه می‌دهد این پروتئین‌ها را برای آزمایش‌های تشخیصی و درمان هدف قرار دهند.

اما در حدود 10 درصد از موارد زوال عقل فرونتوتمپورال، دانشمندان هنوز پروتئین سرکش را شناسایی نکرده بودند. به‌تازگی دانشمندان ساختارهای تجمعی پروتئین TAF15 را در این موارد مشخص کرده اند.

ماهیت زوال عقل فرونتومپورال

زوال عقل فرونتومپورال در نتیجه تخریب لوب های پیشانی و گیجگاهی مغز که احساسات، شخصیت و رفتار و همچنین گفتار و درک کلمات را کنترل می کنند، ایجاد می شود. معمولاً این بیماری در سنین پایین‌تر از بیماری آلزایمر شروع می‌شود و اغلب در افراد 45 تا 65 ساله تشخیص داده می‌شود، اگرچه می‌تواند افراد جوان‌تر یا مسن‌تر را نیز تحت تأثیر قرار دهد.

در مقاله ای که در مجله نیچر منتشر شد، تحقیقاتی به رهبری دانشمندان آزمایشگاه بیولوژی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی (MRC) در کمبریج، ساختارهای تجمعی پروتئینی را شناسایی کرده است که می تواند هدفی برای توسعه آینده آزمایش ها و درمان های تشخیصی باشد.

پیشرفت در درک مولکولی

دکتر بنجامین ریسکلدی-فالکون که این مطالعه را رهبری کرد، گفت: این کشف درک ما را از اساس مولکولی زوال عقل فرونتومپورال تغییر می دهد. این یک یافته نادر از یک عضو جدید از گروه کوچکی از پروتئین‌ها است که در بیماری‌های نورودژنراتیو تجمع می‌یابند.

وی افزود: اکنون که پروتئین کلیدی و ساختار آن را شناسایی کرده‌ایم، می‌توانیم آن را برای تشخیص و درمان این زوال عقل فرونتومپورال زودرس مورد هدف قرار دهیم. چیزی مشابه استراتژی‌هایی که در حال حاضر برای هدف قرار دادن کل پروتئین‌های آمیلوئید بتا و تاو در حال انجام است. پروتئین‌های آمیلوئید بتا و تاو مشخصه بیماری آلزایمر هستند.

تکنیک های پیشرفته بینش های جدید را آشکار می کند

دانشمندان از میکروسکوپ کرایو الکترونی پیشرفته (cryo-EM) برای مطالعه توده های پروتئینی از مغز چهار نفری که این نوع زوال عقل فروتنومپورال در وضوح اتمی داشتند، استفاده کردند. مغزهای اهدایی توسط تامارین لشلی در موسسه نورولوژی کوئین اسکوئر کالج لندن و برناردینو گتی در دانشکده پزشکی دانشگاه ایندیانا شناسایی شدند.

در این نوع زوال عقل، دانشمندان مدت‌ها فکر می‌کردند که پروتئینی به نام FUS بر اساس شباهت‌هایی با سایر بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی تجمع می‌یابد.

محققان آزمایشگاه بیولوژی مولکولی MRC با استفاده از cryo-EM توانستند تشخیص دهند که تجمعات پروتئینی هر مغز دارای ساختار اتمی یکسانی هستند. در کمال تعجب، این پروتئین FUS نبود بلکه پروتئین دیگری به نام TAF15 بود.

دکتر استفان تتر که اولین نویسنده این مقاله است، گفت: این یک نتیجه غیرمنتظره است زیرا قبل از این مطالعه، TAF15  برای تشکیل رشته های آمیلوئید در بیماری های عصبی و بدون ساختار شناخته شده نبود. این پروتئین درک ما از آسیب شناسی مولکولی زوال عقل و بیماری های عصبی را به طور گسترده تر با ارائه بینش هایی فراتر از توانایی های فناوری های قبلی به ما تغییر می دهد.

دکتر ریسکلدی فالکون افزود: «چالش فنی انجام کرایو-EM به این معنی بود که ما فقط می‌توانیم به مغز چهار نفر نگاه کنیم. با این حال، اکنون که پروتئین کلیدی و ساختار آن را می‌دانیم، این پتانسیل را داریم که ابزارهایی برای غربالگری این توده‌های پروتئینی غیرطبیعی در صدها نمونه بیمار ایجاد کنیم تا میزان گسترده بودن آنها را آزمایش کنیم.

زوال عقل فرونتوتمپورال و بیماری نورون حرکتی

برخی از افراد مبتلا به زوال عقل فرونتوتمپورال به بیماری نورون حرکتی نیز مبتلا هستند، وضعیتی که در آن افراد به تدریج کنترل عضلات خود را از دست می دهند. در این مطالعه، دو نفر از افرادی که مغز خود را اهدا کردند، علائم هر دو بیماری را داشتند. در این افراد، محققان همان ساختار تجمعی TAF15 را در مناطق مغز مرتبط با بیماری نورون حرکتی شناسایی کردند.

دکتر فالکون می‌گوید: وجود توده‌های TAF15 یکسان در دو فرد مبتلا به زوال عقل فرونتومپورال و علائم بیماری نورون حرکتی، این احتمال را افزایش می‌دهد که TAF15  ممکن است در هر دو بیماری نقش داشته باشد. ما اکنون در حال مطالعه هستیم که آیا تجمع نابجا TAF15 در افرادی که بیماری نورون حرکتی در غیاب زوال عقل فرونتوتمپورال دارند، وجود دارد یا خیر.

این جدیدترین‌ مطالعه‌ای است که پروتئین مرتبط با یک نوع زوال عقل فروتنومپورال را شناسایی می‌کند. در توضیح ساختارهای پروتئینی مرتبط با زوال عقل توسط cryoEM که شامل اولین ساختار برای پروتئین کلیدی زوال عقل تاو است، دانستن هویت و ساختار اصلی این رشته‌ها در این شکل نادر از زوال عقل زودرس برای توسعه آزمایش‌های تشخیصی اولیه و داروها برای مبارزه با شکل‌گیری آن‌ها حیاتی است.