Справа в шовку: вчені вважають, що секрет павуків допоможе у лікуванні хвороби Альцгеймера

Шовк павука складається з білків (спідроїнів), які зберігаються у шовковій залозі в черевній порожнині. Існує кілька видів цих білків, які використовуються для прядіння різних видів шовку. Павуки зберігають їх у вигляді рідини, яка нагадує крапельки олії, і тепер дослідники вважають, що розгадавши цей павучий секрет, їм вдасться використати його властивості для лікування хвороби Альцгеймера, пише Science Alert.

Передбачається, якщо вченим вдасться зрозуміти та відтворити дивовижний процес прядіння, дослідники зможуть виробляти штучний павутинний шовк, який можна буде використовувати для цілого списку медичних застосувань. По-перше, штучний павучий шовк може сприяти регенерації нервів, які з'єднують наш мозок і кінцівки, по-друге, за допомогою нього можна доставляти молекули ліків до певних клітин.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Однак таємниця того, як саме павукам вдається перетворювати рідкі краплі на шовк, досі залишається загадкою для дослідників. У новому дослідженні вчені з Каролінського інституту вирішили з'ясувати, чому ці білки павука утворюють краплі, що, можливо, наблизить дослідників і до розгадки того, як павуки прядуть свій шовк.

За словами співавтора дослідження, наукового співробітника відділу мікробіології, біології пухлин та клітин Каролінського інституту Майкла Ландре, ще у 2017 році вони з колегами навчилися виготовляти синтетичні шовкові волокна, скопіювавши шовкову залозу. Однак тоді дослідники все ще не розуміли, як це працює всередині павука. У новому дослідженні вчені пролили світло на цей процес.

Ландре зазначає, що розгадати павучу таємницю їм допомогли інші дослідження у галузі хвороб Альцгеймера та Паркінсона. Дослідники виявили, що білки, що беруть участь у цих захворюваннях, а саме альфа-синуклеїн та тау, також здатні збиратися в крихітні краплі, що нагадують олію.

Відомо, що при хворобі Альцгеймера аномальна форма тау білка накопичується і чіпляється за нормальні білки тау, у такий спосіб формуються "клубки тау". Білок альфа-синуклеїн пов'язаний з хворобою Паркінсона і міститься у великих кількостях у нервових клітинах, які відповідають за вироблення дофаміну.

За словами Ландре, під час дослідження вони виявили, що краплі олії будь-якого з цих двох білків утворюються в організмі людини, коли вони заплутуються, ніби клубок ниток. Тести показують, що спочатку ці білки гнучкі та еластичні, наче краплі олії, проте якщо вони заплутуються, це змінює їхню форму. Фактично перетворюючи їх на жорсткі волокна. В результаті вони можуть стати токсичними для людських клітин, як у разі хвороби Альцгеймера.

Спідроїни також здатні утворювати краплі, а тому дослідники припустили, що, ймовірно, ці білки можуть використовувати один і той самий механізм, який викликає нейродегенерацію у людей, але, певно, допомагає павукам перетворювати білки на міцні шовкові волокна.

За словами іншої співавторки дослідження, наукової співробітниці біохімії ветеринарної медицини Каролінського інституту Анни Райзинг, щоб перевірити цю теорію, вони використали синтетичний спідроїн (NT2RepCT), який можуть створювати бактерії. Тести свідчать, що цей синтетичний білок утворював краплі під впливом типу солі в шовковій залозі павука. Отже вченим вдалося відтворити умови прядіння павутиння у лабораторії.

Далі вчені зосередилися на вивченні того, як діють спідроіни, коли утворюють краплі. Дослідники використовували мас-спектрометрію, щоб виміряти, як змінювалася вага білків, коли вони утворювали краплі. Результати свідчать, що ці білки розщеплюються на окремі молекули, що здалося вченим дуже дивним.

Райзинг зазначає, що вони виявили, що частина спідроіну змушує білок утворювати пару, проте також і відповідає за формування волокон при контакті з кислотою. У такий спосіб вченим вдалося розгадати таємницю того, як павукам вдається перетворювати краплі білків на жорсткі волокна — по суті, за цей процес відповідає частина білка, а саме його С-кінцевий домен.

Дослідники вважають, що їхнє нове відкриття, що передбачає, що павучі та людські білки використовують один і той самий механізм, але зовсім для різних цілей. Вчені припускають, що надалі їм вдасться використати механізм створення павукового шовку для запобігання злипанню людських білків — тобто, по суті, запобігти розвитку дегенеративних захворювань, таких як хвороби Альцгеймера та Паркінсона.

Раніше Фокус писав про те, що вчені з'ясували, як визначити наявність хвороби Альцгеймера на ранній стадії.

Важливо! Ця стаття заснована на останніх наукових та медичних дослідженнях і не суперечить їм. Текст має виключно інформаційний характер і не містить медичних порад. Для встановлення діагнозу обов'язково зверніться до лікаря.