Các nhà khoa học tìm ra phân tử đặc biệt giúp chống lại bệnh Alzheimer, Parkinson

Các nhà nghiên cứu tại Trường Y Harvard đã phát hiện ra một phân tử giúp các tế bào của con người loại bỏ các protein bị biến dạng, gấp khúc có liên quan đến bệnh Alzheimer và các bệnh thoái hóa thần kinh khác.

Nghiên cứu này có thể có ý nghĩa sâu rộng đối với việc phát triển các loại thuốc để điều trị không chỉ các bệnh thoái hóa thần kinh mà còn các bệnh khác có liên quan đến sự tích tụ các protein xấu.

Tế bào liên tục tạo ra và loại bỏ protein, một quá trình phụ thuộc vào sự cân bằng quý giá giữa tốc độ tạo ra các protein mới và tốc độ phá hủy các protein bị hư hỏng.

Sự phá hủy protein là một phần của hệ thống phức tạp này và các protein được đánh dấu là rác bằng cách được gắn thẻ bằng một phân tử nhỏ gọi là ubiquitin.

Ubiquitin gắn chặt vào các protein được đánh dấu này, thường tạo thành chuỗi dài. Sau đó, hệ thống xử lý rác protein của tế bào, proteasome, nhận ra các protein phổ biến này và phân hủy chúng.

Nếu hệ thống tinh chỉnh này bị trục trặc, các protein bị hư hỏng hoặc gấp sai sẽ bắt đầu tích tụ trong tế bào và có thể trở nên độc hại. Một số bệnh, bao gồm bệnh Alzheimer, Parkinson và Creutzfeldt – Jakob có liên quan đến sự tích tụ các protein bị gấp khúc này.

Một nhóm nghiên cứu do các nhà nghiên cứu của Trường Y Harvard Daniel Finley, giáo sư sinh học tế bào và Randall King, phó giáo sư sinh học tế bào, dẫn đầu, muốn hiểu rõ hơn về nguyên nhân khiến hệ thống này hoạt động sai. Vì vậy, họ đã mài dũa một loại enzyme có tên là Usp14.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học phát hiện ra rằng Usp14, khi được kích hoạt, sẽ phá vỡ chuỗi ubiquitin. Điều này làm chậm khả năng loại bỏ các protein xấu của tế bào proteasome. Khi điều này xảy ra, tế bào tạo ra các protein mới nhanh hơn so với việc loại bỏ các protein cũ, dẫn đến sự tích tụ của các protein bị biến dạng.

Các nhà nghiên cứu đặt ra để xem liệu sau đó họ có thể tìm thấy một phân tử chặn Usp14 - một chất ức chế chọn lọc - cho phép proteosome tự do thực hiện công việc của nó.

Để tìm ra chất ức chế chọn lọc này, Byung-Hoon Lee, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, đã tạo ra một quy trình sàng lọc độc đáo với sự hỗ trợ của Viện Hóa học và Sinh học Tế bào-Cơ sở sàng lọc Longwood tại HMS.

Lee đã sàng lọc 63.000 hợp chất, tìm kiếm các phân tử chỉ ức chế Usp14 và có thể dễ dàng xâm nhập vào tế bào. Ứng cử viên nặng nhất là một phân tử nhỏ mà họ đặt tên là IU1.

Một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ khác, Min Jae Lee, và các đồng nghiệp của ông đã đưa IU1 vào hoạt động trong cả nuôi cấy tế bào người và chuột. Họ phát hiện ra rằng IU1 ức chế Usp14 đồng thời cho phép proteasome loại bỏ các protein xấu nhanh hơn. Vì vậy, việc bổ sung IU1 vào các tế bào thực sự đã thúc đẩy hoạt động của proteasome.

Mặc dù các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu cách hoạt động của IU1, nhưng có vẻ như phân tử này ngăn cản khả năng cắt chuỗi ubiquitin của Usp14.

Khi các nhà khoa học tìm hiểu thêm về mối liên hệ giữa các protein bị biến dạng và bệnh tật ở người, sự quan tâm đến proteasome đã tăng lên. Finley nói: Trong khi phần lớn sự tập trung vào các cách làm chậm hoạt động của proteasome, có thể có một lợi thế duy nhất đối với một loại thuốc tăng cường hoạt động của proteasome hơn là cản trở nó.

Finley nói: “Nếu bạn lấy một tế bào điển hình đang phát triển trong môi trường nuôi cấy và tiêu diệt hoạt động Usp14 của nó, tế bào đó sẽ tiếp tục phát triển. "Nếu bạn tiêu diệt hoạt động proteasome của nó, nó sẽ chết ngay lập tức."

Nghiên cứu này có thể có ý nghĩa sâu rộng đối với việc phát triển các loại thuốc để điều trị không chỉ các bệnh thoái hóa thần kinh mà còn cả các bệnh khác có liên quan đến sự tích tụ của các protein bị gấp sai, King nói.

Nguồn: Trường Y Harvard