مرض الزهايمر: كيف تنمو تشابك تاو؟
بحث جديد في مجلة الكيمياء البيولوجية يكسر العملية التي من خلالها تنمو تشابك تاو طالما أنها تفعل ذلك. قد تؤدي النتائج إلى علاجات جديدة تستهدف تكوين تكتلات تاو في مرض الزهايمر.
واحدة من السمات المميزة لمرض الزهايمر هي ما يسمى تشابك تاو. تاو هو بروتين موجود داخل محاور الخلايا العصبية.
وبشكل أكثر تحديدًا ، يساعد تاو في تكوين الأنابيب الدقيقة - وهي هياكل أساسية تنقل العناصر الغذائية داخل الخلايا العصبية.
في الدماغ السليم ، يساعد بروتين تاو هذه الأنابيب الدقيقة على البقاء مستقيمة وقوية. ولكن في مرض الزهايمر ، ينهار تاو إلى تجمعات تسمى التشابك. عندما يحدث هذا ، لم تعد الأنابيب الدقيقة قادرة على تحمل نقل العناصر الغذائية والمواد الأساسية الأخرى في الخلايا العصبية ، مما يؤدي في النهاية إلى موت الخلايا.
كيف يمكن أن تكون سامة ومضرة تشابك تاو هذه ، وإلى أي مدى يمكن أن تنتشر ، يعتمد على طولها. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يعرف العلماء سبب كون بعض تشابك تاو أطول من غيرها في مرض الزهايمر ، أو كيف تنمو هذه التجمعات لفترة طويلة في المقام الأول.
ولكن الآن ، ابتكر العلماء في جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس نموذجًا رياضيًا ساعدهم في تفسير العمليات البيولوجية الكامنة وراء تكوين تشابك تاو.
يشرح البحث الجديد ، الذي أجرته كارول هوسيبي ، وجيف كوريت ، ورالف بوندشوه ، كيف تنمو التشابكات وتصل إلى أطوال مختلفة.
كيف تستطيل ألياف تاو
بدأ هوسيبي وزملاؤه بنموذج أساسي من خطوتين لتجميع تاو. تتكون الخطوة الأولى من بروتينين تاو يترابطان ببطء معًا ، والخطوة الثانية تتضمن جزيئات تاو إضافية تربط نفسها بالبروتينين.
قام الباحثون بتوسيع هذا النموذج الأساسي ليشمل طرقًا إضافية تتصرف بها ألياف تاو. وصف العلماء سابقًا الألياف بأنها "التشابكات غير المتشابكة".
توقع النموذج المعدل أن بروتين تاو سوف يتحلل إلى عدة ليفية قصيرة. ومع ذلك ، عرف الباحثون أنه تحت المجهر ، تكشف تشابك تاو عن ألياف طويلة وليست قصيرة.
لذلك ، في محاولة لشرح التناقض بين ما تنبأ به النموذج والواقع المجهري ، تساءل الباحثون عما إذا كانت الألياف الأقصر قد انضمت معًا لتشكيل ألياف طويلة ، بطريقة مماثلة لتمديدات الشعر.
كشفت التجارب الإضافية التي قام فيها العلماء بتسمية ألياف تاو بألوان الفلورسنت أن الألياف الطويلة بالفعل تتكون من ألياف أقصر ذات ألوان مختلفة كانت قد انضمت في النهايات.
على حد علم المؤلفين ، تُظهر هذه النتائج لأول مرة أن ألياف تاو يمكن أن تنمو في الحجم عن طريق إضافة أكثر من مجرد بروتين واحد في كل مرة. بدلاً من ذلك ، يمكن أن تلتصق الألياف الأقصر ببعضها البعض ، مما يؤدي إلى إطالة الألياف بسرعة أكبر.
يوضح كوريت المؤلف المشارك في الدراسة أن النتائج قد تلقي الضوء على كيفية انتشار تشابك تاو - وضمنيًا المرض نفسه - من خلية إلى أخرى. ويضيف أنه بمجرد أن "ينقسم ليف طويل إلى قطع صغيرة ، يمكن أن تنتشر ، مما يسهل حركتها من خلية إلى أخرى".
علاوة على ذلك ، كما يقول الباحثون ، تساعد النتائج في توضيح كيف يمكن أن تنمو ألياف تاو لتصل إلى مئات النانومترات. أيضًا ، يمكن أن تؤدي هذه المعرفة إلى فئة جديدة من الأدوية ، والتي يمكن أن تمنع تاو من التجمع.
في المستقبل ، يخطط العلماء لتعديل نموذجهم لمراعاة الفروق الدقيقة العديدة التي تجعل بروتين تاو معقدًا للغاية. على سبيل المثال ، استخدمت هذه السلسلة من التجارب نوعًا واحدًا فقط من تاو ، ولكن هناك ستة أشكال إسوية للبروتين. أيضًا ، يمكن للعمليات الكيميائية ، مثل الفسفرة ، تغيير بنية البروتين.
