Lenke, Brigitta, Apollinár2024. július 24., szerda
Tudomány

Az amiloidokstruktúrák hatása az emberi szervezetben

2023.09.02.NG
National Geographic Magyarország

Ha manapság az amiloidokról esik szó, legtöbbünknek a neurodegeneratív betegségek, főként az Alzheimer- és Parkinson-kór jut eszébe, hiszen e betegségeket a legelfogadottabb elméletek szerint a kóros amiloidok lerakódása és felhalmozódása okozza az idegsejtekben.

Egy fehérje bioaktív globuláris, valamint amiloiddá rendeződött formája.
Forrás: mta.hu

 

Azonban nem minden amiloid okoz betegséget, mi több, létfontosságú élettani funkciójuk is lehet – olvasható az MTA weboldalán. Perczel András akadémikus, az ELTE egyetemi tanára és kutatócsoportja világszínvonalú molekuláris képalkotó eszközök segítségével feltárta, hogy az amiloidstruktúrák egyik jótékony hatása az emberi szervezetekben a vércukorszintet szabályozó peptidhormonok termeléséhez, tárolásához, majd felszabadításához kapcsolódik.

Mi is az az amiloid? Bár azt gondolhatjuk, hogy egy konkrét betegséget okozó fehérje neve, hiszen az Alzheimer-kór kapcsán nap mint nap szerepel a tudományos hírekben, valójában a peptidek és fehérjék egy olyan térszerkezeti formájáról van szó, amelyet szabályos rend és tömör szerkezeti rétegződés jellemez.

Perczel András hasonlatával élve ezt a „katonás rendet” jellegzetes és ismétlődő molekuláris kölcsönhatások biztosítják az akkurátusan felsorakozó poliamidszálak között. Az amiloidok térszerkezeti felépítése a közös vonások mellett számos egyedi tulajdonsággal bír, megjelenik például a polimorfizmus jelensége, miszerint egyazon aminosavsorrend mellett többfajta amiloidforma állítható elő, ahogy ezt az ő munkájuk is bizonyítja. Bár egyes betegségek kapcsán patológiás amiloidstruktúra figyelhető meg, nem minden amiloid okoz betegséget, mi több, létfontosságú élettani funkciójuk is lehet.
Az amiloidok a neurodegeneratív betegségek népegészségügyi gondjai miatt kerülnek újra és újra a közélet és a tudományos kutatás fókuszába: valóban nagy baj okozói! Az amerikai orvostudományi alapkutatásokat finanszírozó Nemzeti Egészségügyi Intézet (NIH) előrejelzése szerint a társadalom öregedésével és az Alzheimer-, illetve Parkinson-kór terjedésével hamarosan már több százmilliárd dollárban lesz mérhető a neurodegeneratív betegségek kezelésére, illetve a betegek ellátására fordított egészségügyi költségek mértéke csak az Egyesült Államokban. És ez nem a terápiás költség, hiszen a neurodegeneratív betegségek progressziója a világszerte folyó intenzív kutatások dacára mindmáig nem fordítható meg. Érdemes megjegyezni azért, hogy vannak ígéretes hatóanyagjelöltek (pl. lecanemab) a betegség előrehaladásának lassítására.

Perczel András, az MTA rendes tagja, az MTA-ELTE Fehérje-modellező Kutatócsoport és Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratórium vezetője.
Forrás: mta.hu

Hatalmas jelentősége van tehát az amiloidstruktúrák működésének hátterében sejtett szerkezeti és biokémiai folyamatok közötti kapcsolat feltérképezésének.
Az ELTE Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratóriumában, amelyet molekuláris képalkotó eszközparkja révén a hazai top50 kutatási infrastruktúrák közé is beválasztottak, régóta kutatják az amiloidok szerepét és működését. Legújabb felfedezéseiket most közölte a Nature lapcsaládhoz tartozó Nature Communications folyóirat.
„A mi korábbi kutatásaink is azt bizonyítják, hogy a neurodegeneratív betegségeket okozó amiloidok az öregedéssel és a genetikai betegségekkel összefüggő fehérje-homeosztázis meghibásodásának szomorú melléktermékei – mondja Perczel András. – De azt is látnunk kell, hogy amiloidképződés társul egy sor egészséges élettani funkcióhoz is. Ma már tudjuk, hogy az amiloidok jótékony hatása például a gerincesek megjelenése óta bizonyosan jelen van az élőlényekben, s hatékonyan segítik egyes fehérjék tárolását.”

Hormonfehérjék szintézise, feldolgozása, raktározása „jótékony” vagy funkcionális amiloidformában, végül az amiloidrostok szétesését követően a célreceptorhoz való juttatásuk.
Forrás: mta.hu

Perczel András és kollégái feltárták, hogy az amiloidstruktúrák egyik jótékony hatása az emberi szervezetekben a hormonok termeléséhez, tárolásához, majd felszabadításához kapcsolódik. Kutatásaik révén bizonyították, hogy a vércukorszintet szabályozó peptidhormonok (amelyekre időszakosan, jellemzően az étkezések kapcsán, a vércukorszint egyenletes szinten tartása érdekében van szükség – de akkor hirtelen és nagy mennyiségben) a létrejöttüket követően amiloidrostokká állnak össze. Ezzel a technikával, szeparáltan kis helyen sok peptidmolekulát lehet időszakosan stabil formában tárolni. Ezek a hormonamiloidok savas vezikulákba, kis membránnal borított hólyagokba csomagolva várják a jelzést, hogy a véráramba jussanak, és ott ellássák szabályozó tevékenységüket. A vér semleges pH-ja pillanatszerűen felbontja az amiloid-téralkatot, gyorsan visszaalakulnak a különálló, funkcionális térszerkezetű, biológiailag aktív formába, és másodpercek alatt kifejthetik szabályozófunkciójukat a megfelelő receptorokon. Vagyis ebben az esetben az amiloidszerkezet biztosítja a hatékony tárolás és a gyors felszabadítás együttes képességét, amelyhez hasonló más hatékony mechanizmus nem ismert.

„Ezt a hormontárolási formát úgy kell elképzelnünk, mint a konzervet. A sejtek előre legyártanak nagy mennyiségű hormont, amit »konyhakész« állapotban elraktároznak – folytatja az akadémikus. – A kérdésünk az volt, hogy e célra miért különösen alkalmas az amiloidstruktúra, és milyen módon zajlik az oda- és visszaalakítás atomi szinten. Azt tudtuk, hogy a hormonokat nem lehet a bioaktív alakjukban tárolni, mert a hormonszabályozást végző bontó enzimek gyorsan lebontanák őket. Nagyon fontos az a felismerésünk, hogy a létrejövő amiloidok savas vezikulákba kerülve stabilak, de semleges körülmények közepette labilisak, s ezért esnek szét szálakra. Ezt a képességet a hormonszekvenciában található savas aminosavak (aszparaginsav és glutaminsav) mint molekuláris kapcsolók hordozzák. Ezek az aminosavak biztosítják a hormonok azon képességét, hogy eltérő kémhatású közegben eltérő önszerveződő képességgel rendelkeznek: ha kell, akkor »individuumok«, ha kell, akkor »jól szervezett közösséget« alkotnak.”

A mostani felfedezés a hormonok amiloiddá, majd visszaalakulását szabályzó aminosavak szerepére, a térszerkezet-szabályzó funkciójukra fókuszál.
Horváth Dániel – az egyik fiatal kutató – rámutatott arra, hogy ezek a kapcsolók és szekvenciális környezetük evolúciósan nagymértékben konzerváltak, vagyis szinte semmit sem változtak a sok százmillió év evolúciója során. A kémhatástól függő szabályos nanostruktúrák kialakulásának (amiloidképzés) és felbomlásának megértése túlmutat a hormonok egészséges működésének megértésén, s elvezet a nano- és mezostruktúrák racionális tervezéséhez, amelyekben e peptidhormon-asszociátumok alkalmasak lehetnek hatóanyag-hordozó rendszerek kifejlesztésére.
Mindezek a felfedezések nem történhettek volna meg, ha a kutatócsoport nem dolgozna a térszerkezet-kutatás három legfontosabb képalkotó eljárásával, a röntgendiffrakcióval, az NMR (magmágneses rezonancián alapuló) spektroszkópiával, illetve a krio-elektronmikroszkóppal.
„Képesek vagyunk egyszerre nagy és kis felbontású spektroszkópiai vizsgálatokat is végezni, melyek akár egyes emlősenzimek atomjainak belső mozgékonyságáról is rögzíthetnek pillanatképeket. Fél évvel ezelőtt e térszerkezet-vizsgálatok révén kétszer is a Chemical Science folyóirat címlapjára kerültünk, vagyis az eredményeink alkalmasint tényleg világszínvonalúak – érvel Perczel András. – Az általunk alkalmazott módszerek kiegészítik egymást, mert valójában a röntgendiffrakció, az NMR és a krio-elektronmikroszkópia együttes alkalmazása tud kellő pontosságú képegyüttest adni a legkülönbözőbb szerkezeti és biokémiai problémák megértéséhez. Bár e kutatási infrastruktúra fenntartása és működtetése egyszerre igényel komoly pénzügyi forrásokat és szakértelmet, ahhoz, hogy a magyar szerkezeti kémia és molekuláris biológia továbbra is világszínvonalú sikereket érhessen el, a megléte és fenntartása elengedhetetlen.”

Az osztályelnök akadémikus szerint a kutatási eszközök mellett az MTA biztosította anyagi és szellemi támogatás is kell az ilyen felfedezésekhez. E kutatások szellemi hátterét az Akadémia biztosítja. A részt vevő kutatócsoportok ezer szállal kötődnek az MTA-hoz, a kutatásaik pedig szervesen illeszkednek az Akadémia által felvállalt, hatalmas nemzeti tudományos jelentőséggel bíró kutatóprogramokba.

Elektronikai hulladékból lehet ritkaföldfémeket bányászni

Elektronikai hulladékból lehet ritkaföldfémeket bányászni

A ritkaföldfémek nem véletlenül kapták nevüket, valóban ritkán lehet bányászni őket, azonban az elektronikai iparnak szüksége van rájuk.

45 millió dollárt fizettek egy dinócsontvázért

45 millió dollárt fizettek egy dinócsontvázért

Az Apex nevű példány egy rendkívül ép csontvázú sztegoszaurusz.

Száz éve nem találtak ennyire teljes dinókövületet Nagy-Britanniában

Száz éve nem találtak ennyire teljes dinókövületet Nagy-Britanniában

A 120 millió éve élt állat csontjaira a Wight-szigeten, a Compton-öböl területén bukkantak rá.

Részben föld alatt élt ez a dinoszaurusz

Részben föld alatt élt ez a dinoszaurusz

A kréta időszak közepén élt állat élete egy részét földbe vájt üregeiben töltötte el.

Nem ugrált jókedvében az óriás őskenguru

Nem ugrált jókedvében az óriás őskenguru

A kövületek új, összehasonlító vizsgálata alapján úgy tűnik, eddig nem voltak helyesek az elképzeléseink az állat mozgásáról.

National Geographic 2024. júliusi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

15 900 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlapNational Geographic 2020. decemberi címlapNational Geographic 2021. januári címlapNational Geographic 2021. februári címlapNational Geographic 2021. márciusi címlapNational Geographic 2021. áprilisi címlapNational Geographic 2021. májusi címlapNational Geographic 2021. júniusi címlapNational Geographic 2021. júliusi címlapNational Geographic 2021. augusztusi címlapNational Geographic 2021. szeptemberi címlapNational Geographic 2021. októberi címlapNational Geographic 2021. novemberi címlapNational Geographic 2021. decemberi címlapNational Geographic 2022. januári címlapNational Geographic 2022. februári címlapNational Geographic 2022. márciusi címlapNational Geographic 2022. áprilisi címlapNational Geographic 2022. májusi címlapNational Geographic 2022. júniusi címlapNational Geographic 2022. júliusi címlapNational Geographic 2022. augusztusi címlapNational Geographic 2022. szeptemberi címlapNational Geographic 2022. októberi címlapNational Geographic 2022. novemberi címlapNational Geographic 2022. decemberi címlapNational Geographic 2023. januári címlapNational Geographic 2023. februári címlapNational Geographic 2023. márciusi címlapNational Geographic 2023. áprilisi címlapNational Geographic 2023. májusi címlapNational Geographic 2023. júniusi címlapNational Geographic 2023. júliusi címlapNational Geographic 2023. augusztusi címlapNational Geographic 2023. októberi címlapNational Geographic 2023. novemberi címlapNational Geographic 2023. decemberi címlapNational Geographic 2024. januári címlapNational Geographic 2024. februári címlapNational Geographic 2024. márciusi címlapNational Geographic 2024. áprilisi címlapNational Geographic 2024. májusi címlapNational Geographic 2024. júniusi címlapNational Geographic 2024. júliusi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket