29 فوریه 2024 - بر اساس گزارش مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری، از 38 میلیون آمریکایی مبتلا به دیابت، حداقل 90 درصد آنها به دیابت نوع 2 مبتلا هستند. دیابت نوع 2 در طول زمان رخ می دهد و با از دست دادن سلول های پانکراس که هورمون انسولین را می سازند، مشخص می شود که به بدن در مدیریت قند کمک می کند.
این سلول‌ها پروتئین دیگری به نام پلی‌پپتید آمیلوئید جزایر یا IAPP می‌سازند که در بسیاری از بیماران دیابتی نوع 2 به‌هم می چسبند. تشکیل خوشه های IAPP با نحوه چسبیدن یک پروتئین دیگر به یکدیگر در مغز بیماران مبتلا به آلزایمر قابل مقایسه است، این کمپلکس های پروتئینی در نهایت پلاک های مرتبط با بیماری را تشکیل می دهند.
محققان دانشگاه واشنگتن شباهت های بیشتری را بین خوشه های IAPP و خوشه های پروتئینی در آلزایمر یافته اند. این تیم قبلاً نشان داده بود که یک پپتید مصنوعی می‌تواند از تشکیل خوشه‌های کوچک و سمی پروتئین آلزایمر جلوگیری کند. اکنون، در مقاله‌ای که اخیراً در ژورنال Protein Science منتشر شده است، محققان از پپتید مشابهی برای جلوگیری از تشکیل خوشه‌های IAPP استفاده کرده‌اند.
ما در مصاحبه ای با نویسنده ارشد این مقاله، پرفسور Valerie Daggett، استاد مهندسی زیستیUW و عضو هیأت علمی مؤسسه مهندسی و علوم مولکولی UW، جزئیاتی از تجمع این پروتئین ها و نحوه عملکرد این پپتیدهای مصنوعی را جویا شدیم.
آلزایمر و دیابت نوع 2 بخشی از خانواده ی بیماری های آمیلوئیدی هستند که مشخصه ی هر دوی آنها پروتئینهایی است که به هم می چسبند و خوشه ها یا پلاک های پروتئینی را می سازند. دقیقا چه اتفاقی می افتد؟
بیش از 50 مورد از این بیماری های آمیلوئیدی وجود دارد، و آنها با پروتئین های مربوطه ی خود در شکل خوب بیولوژیکی فعال، شروع می شوند. اما سپس تغییر ساختار پروتئین ها آغاز می شود و شکلی پیدا می کنند که به هم می چسبند. این دانه های ریز می توانند اندازه های مختلفی داشته باشند. آنها می توانند ساختارهای زیرین مختلف و اثرات متفاوتی بر سلول های اطراف خود داشته باشند.
در اوایل فرآیند، خوشه های کوچکتری وجود دارند که سمی هستند و انواع مشکلاتی را ایجاد می کنند. این منجر به بیماری بسیار پیچیده‌ای می‌شود، زیرا بسیاری از چیزهای دیگر در سلول ها در پاسخ به این خوشه‌های سمی اشتباه پیش می‌شوند. با گذشت زمان، این خوشه ها ترکیب می شوند و ساختارهای غیر سمی را تشکیل می دهند: رشته های بلندتر و در نهایت رسوبات بزرگ مانند پلاک های آلزایمر.
بسیاری از مردم می دانند که تجمعات پروتئینی در بیماری های عصبی مانند بیماری آلزایمر نقش دارند. می توانید آنچه را که اینجا اتفاق می افتد، توصیف کنید؟
در مورد آلزایمر، این خوشه‌های پروتئینی کوچک و سمی درون مغز می‌چرخند و به نورون‌ها حمله می‌کنند و سپس به مرور زمان با بروز آسیب کافی، نشانه های بیماری ظاهر می شوند. زمانی که این خوشه ها با هم ترکیب شدند و پلاک های غیر سمی را تشکیل دادند، دیگر آسیب های زیادی به مغز وارد شده است. درمان بیماری در این مرحله شبیه تلاش به درمان سرطان در مرحله 4 است. به همین دلیل است که می خواهیم زودتر وارد عمل شویم.
چه اتفاقی در دیابت نوع 2 می افتد؟
مشابه با همان اتفاق در دیابت نوع 2 نیز رخ می دهد، با این تفاوت که به جای مغز در پانکراس اتفاق می افتد. در افراد سالم، سلول‌های لوزالمعده به نام سلول‌های بتا،IAPP را همراه با انسولین ترشح می‌کنند. شکل طبیعی و فعال IAPP به حفظ متابولیسم کمک می کند. اما زمانی که IAPP تغییر شکل می دهد، شروع به تشکیل این خوشه های سمی می کند و سپس شروع به حمله به سلول های بتا می کند، و این خوشه ها سمی هستند. ما و بسیاری از محققان دیگر نشان داده‌ایم که اگر آنها را روی انواع مختلف سلول قرار دهید، مشاهده خواهید کرد که سلول‌ها را از بین می‌برند.
در این مقاله، شما نشان داده اید که خوشه‌های IAPP از فاز «صفحه ی آلفا» عبور می‌کنند. این به چه معناست و چرا اهمیت دارد؟
ما مدت زیادی است که سیستم های آمیلوئیدی را بررسی می کنیم و شروع به دیدن یک ساختار پروتئینی عجیب کردیم. مانند هر بلوک سازنده ی پروتئین دیگری به نام اسیدهای آمینه، در این ساختار هم اسیدهای آمینه وجود دارند، اما یک حرکت میل لنگی در ساختار این پروتئین رخ می دهد و نیمی از اسیدهای آمینه در جهتی اشتباه چرخانده می شوند.
در ابتدا فکر کردیم، "این باید یک آرتیفکت باشد. هیچ کس ساختار جدیدی را کشف نکرده بود." اما از آن زمان نشان دادیم که این ساختار "صفحه ی آلفا" واقعی است و پروتئین‌ها در تمام سیستم‌های آمیلوئیدی که ما به آنها نگاه کرده‌ایم - 14 مورد در حال حاضر از جمله دیابت نوع 2 - هنگامی که در این خوشه‌های کوچک و سمی قرار می‌گیرند، این ساختارهای صفحه آلفا را تشکیل می‌دهند. هیچ کس قبل از این مقاله آن را برای IAPP ندیده بود.
همچنین در این مقاله، شما نشان دادید که یک پپتید مصنوعی قادر است به خوشه های سمی IAPP متصل و آنها را خنثی کند و سلول های بتا را زنده نگه دارد. این پپتید چه ویژگی خاصی دارد و چگونه کار می کند؟
پیش از این، ما پپتیدهای مصنوعی را برای اتصال به خوشه های پروتئینی سمی در بیماری آلزایمر طراحی کرده بودیم. ایده این است که این پپتیدهای مصنوعی بتوانند خوشه های سمی را قبل از اینکه سلول ها را تخریب کنند، از بین ببرند. پپتید مصنوعی ما نیز یک ساختار صفحه ی آلفا تشکیل می دهد، اما برای سلول ها سمی نیست. این پپتید بطور بسیار محکمی به خوشه های پروتئینی متصل می شود، و ما در حال مطالعه ی این موضوع هستیم که بعد از اتصال آن چه اتفاقی برای خوشه ها می افتد.
در این مقاله، ما نشان دادیم که پپتیدهای مصنوعی ما در برابر خوشه‌های سمی IAPP نیز کار می‌کنند، به این معنی که این می‌تواند یک درمان بالقوه در آینده باشد.
دیابت نوع 2، شایع ترین بیماری آمیلوئیدی است که نیم میلیارد نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار داده است. بسیاری از مردم درمان دیابت نوع 2 را با تغییر معیارهای سبک زندگی مرتبط می دانند، اما این برای همه کار نمی کند. دارویی که بتواند در به حداقل رساندن آسیب IAPP به پانکراس کمک کند، می تواند واقعا مفید باشد.
منبع:
https://medicalxpress.com/news/2024-02-qa-potential-treatment-alzheimer-disease.html