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ALS toxische Protein-Studie öffnet eine neue Tür für die Wirkstoffforschung

Eine neue Studie liefert die erste evidenzbasierte Beschreibung einer Art Proteinklumpen, von dem angenommen wird, dass er bei der ALS oder der Lou Gehrig-Krankheit eine wichtige Rolle spielt, indem er die Nervenzellen tötet, die die Bewegung steuern.
Die Forscher fanden heraus, dass Trimere von fest gebundenem SOD1-Protein für Motoneuronen-ähnliche Zellen tödlich sind, während nicht-verklumptes SOD1-Protein dies nicht tat.

Schreiben in der Proceedings der Nationalen Akademie der WissenschaftenDas Team von der Universität von North Carolina in Chapel Hill erklärt auch, dass dies der erste Beweis dafür ist, dass die Proteinklumpen für Motoneuronen - die Art von Nervenzellen, die bei Patienten mit ALS sterben - toxisch sind.

Seniorautor Nikolay Dokholyan, Professor für Biochemie und Biophysik, sagt:

"Diese Studie ist ein großer Durchbruch, weil sie den Ursprung des Todes von Motoneuronen aufklärt und für die Wirkstoffforschung sehr wichtig sein könnte."

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine Gruppe von Krankheiten, die motorische Neuronen - die Nervenzellen, die die Muskelbewegung steuern - allmählich zerstören. Es wurde erstmals öffentlich bekannt, als der amerikanische Baseballspieler Lou Gehrig 1941 an der Krankheit starb.

Patienten mit ALS leiden unter allmählicher Lähmung und frühem Tod, wenn ihre motorischen Nervenzellen absterben und sie ihre Fähigkeit verlieren, sich zu bewegen, zu sprechen, zu schlucken und zu atmen.

Die Studie betrifft eine Untergruppe von ALS, die etwa 1-2% der Patienten betrifft. Patienten in dieser Art von ALS haben Variationen in einem Protein namens SOD1. Die Forscher stellen jedoch fest, dass sich auch bei Patienten ohne die mutierte Form toxische SOD1-Proteinklumpen bilden können.

In ihrer Studie stellte das Team fest, dass SOD1 zuerst in Klumpen von drei Proteinmolekülen oder "Trimeren" gesammelt wird. Als sie sie testeten, fanden sie heraus, dass die Trimere laborgezüchtete Zellen töten konnten, ähnlich wie Motoneuronen.

Die Instabilität von SOD1-Klumpen könnte die Toxizität erklären

Die Erstautorin Dr. Elizabeth Proctor, die an der Studie als Doktorandin im Labor von Prof. Dokholyan arbeitete, sagt, dass die Entdeckung von SOD1-Trimeren wichtig ist, weil vorher niemand genau wusste, welche toxischen Wechselwirkungen für das Abtöten von Motoneuronen bei ALS verantwortlich sind. Sie fügt hinzu:

"Wenn wir wissen, wie diese Trimer aussehen, können wir versuchen, Medikamente zu entwickeln, die sie daran hindern, sich zu bilden, oder sie zu sequestrieren, bevor sie Schaden anrichten können. Wir sind sehr gespannt auf die Möglichkeiten."

Schnelle Fakten über ALS
  • Mehr als 12.000 Menschen in den USA haben eine eindeutige Diagnose von ALS
  • Seit der Entdeckung von 1993, dass Mutationen in SOD1 mit ALS verbunden sind, wurden über ein Dutzend weitere Mutationen identifiziert
  • Es wird immer deutlicher, dass eine Reihe von zellulären Defekten bei ALS zu einer Degeneration von Motoneuronen führen kann.

Erfahren Sie mehr über ALS

Hinweise auf SOD1 Klumpen in ALS entstanden in den frühen 1990er Jahren, aber weil die Klumpen, die als toxisch gelten, instabil sind und sich schnell auflösen, war es sehr schwierig, sie zu untersuchen.

Nun glauben die Forscher, dass die SOD1-Klumpen durch die Instabilität toxisch werden. Dr. Proctor sagt, dass dies "sie reaktiver macht mit Teilen der Zelle, die sie nicht beeinflussen sollten".

Die Studie zeigt erstmals, wie diese flüchtigen Klumpen von SOD1 aussehen und wie sie die Nervenzellen beeinflussen können.

Das Team kombinierte Computermodellierung und Experimente mit lebenden Zellen, um ihre Entdeckung zu machen. Sie entwickelten einen maßgeschneiderten Algorithmus, um die Trimerstruktur von SOD1 zu kartieren und entwickelten dann Methoden, um ihre Wirkung auf Motoneuronen-ähnliche Zellen zu testen, die im Labor gezüchtet wurden.

Unter Verwendung dieser Methoden fanden sie, dass SOD1-Protein, das fest als Trimere gebunden war, für Motoneuronen-ähnliche Zellen tödlich war, während nicht-verklumptes SOD1-Protein dies nicht tat.

Das Team möchte nun herausfinden, was die Trimere zusammenhält, da dies wichtig sein könnte, um Medikamente zu entwickeln, um sie aufzulösen oder zu stoppen.

Sie glauben, dass die Ergebnisse auch für die Erforschung anderer neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer wichtig sein könnten. Prof. Dokholyan schlussfolgert:

"Was wir hier gefunden haben, scheint das zu bestätigen, was bereits über Alzheimer bekannt ist, und wenn wir mehr darüber herausfinden können, was hier vor sich geht, könnten wir möglicherweise einen Rahmen schaffen, um die Wurzeln anderer neurodegenerativer Erkrankungen zu verstehen."

Die Studie folgt einem anderen Medizinische Nachrichten heute Anfang dieses Jahres lernten Wissenschaftler einen neuen Weg, wie ALS Nervenzellen tötet. Diese Entdeckung betrifft ein anderes Protein namens FUS, das eine Schlüsselrolle beim Transport essentieller proteinbildender Stoffe zu Zellen im Gehirn und im Rückenmark spielt.

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