Все дело в шелке: ученые считают, что секрет пауков поможет в лечении болезни Альцгеймера (видео)

Фото: Unsplash

Шелк паука состоит из белков (спидроинов), которые хранятся в шелковой железе в брюшной полости. Существует несколько видов этих белков, который используются для прядения разных видов шелка. Пауки хранят их в виде жидкости, которая напоминает капельки масла, и теперь исследователи полагают, что разгадав этот паучий секрет, им удастся использовать его свойства для лечения болезни Альцгеймера, пишет Science Alert.

Предполагается, если ученым удастся понять и воссоздать удивительный процесс прядения, исследователи смогут производить искусственный паутинный шелк, который можно будет использовать для целого ряда медицинских применений. Во-первых, искусственный паучий шел может способствовать регенерации нервов, которые соединяют наш мозг и конечности, во-вторых, с помощью него можно доставлять молекулы лекарств в определенные клетки.

Однако тайна ого, как именно паукам удается превращать жидкие капли в шелк до сих пор остается загадкой для исследователей. В новом исследовании ученые из Каролинского института решили выяснить, почему эти паучьи белки образуют капли, что, возможно, приблизит исследователей и к разгадке того, как пауки прядут свой шелк.

По словам соавтора исследования, научного сотрудника отдела микробиологии, биологии опухолей и клеток Каролинского института Майкла Ландре, еще в 2017 году они с коллегами научились изготавливать синтетические шелковые волокна, скопировав шелковую железу. Однако тогда исследователи все еще не понимали, как это работает внутри паука. В новом исследовании ученые пролили свет на этот процесс.

Ландре отмечает, что разгадать паучью тайну им помогли другие исследования в области болезней Альцгеймера и Паркинсона. Исследователи обнаружили, что белки, участвующие в этих заболеваниях, а именно альфа-синуклеин и тау, также способны собираться в крошечные капли, напоминающие масло.

Известно, что при болезни Альцгеймера аномальная форма белка тау накапливается и цепляется за нормальные белки тау, таким образом формируются "клубки тау". Белок альфа-синуклеин связан с болезнью Паркинсона и содержится в больших количествах в нервных клетках, отвечающих за выработку дофамина.

По словам Ландре, в ходе исследования они обнаружили, что капли масла любого из этих двух белков образуются в организме человека, когда они запутываются, будто клубок нитей. Тесты показывают, что изначально эти белки гибкие и эластичные, словно капли масла, однако если они запутываются, это меняет их форму. Фактически превращая их в жесткие волокна. В результате они могут стать токсичными для человеческих клеток, как в случае болезни Альцгеймера.

Спидроины также способны образовывать капли, а потому исследователи предположили, что, вероятно, эти белки могут использовать один и тот же механизм, который вызывает нейродегенерацию у людей, но, видимо, помогает паукам превращать белки в прочные шелковые волокна.

По словам другого соавтора исследования, научного сотрудника биохимии ветеринарной медицины Каролинского института Анны Райзинг, чтобы проверить эту теорию, они использовали синтетический спидроин (NT2RepCT), который могут создавать бактерии. Тесты свидетельствуют о том, что этот синтетический белок образовывал капли при воздействии типа соли в шелковой железе паука. В результате ученым удалось воспроизвести условия прядения паутины в лаборатории.

Далее ученые сосредоточились на изучении того, как действуют спидроины, когда образуют капли. Исследователи использовали масс-спектрометрию, чтобы измерить, как менялся вес белков, когда они образовывали капли. Результаты свидетельствуют о том, что эти белки расщепляются на отдельные молекулы, что показалось ученым весьма удивительным.

Райзинг отмечает, они обнаружили, что часть спидроина заставляет белок образовывать пару, однако также и отвечает за формирование волокон при контакте с кислотой. Таким образом ученым удалось разгадать тайну того, как паукам удается преобразовывать капли белков в жесткие волокна — по сути, за этот процесс отвечает часть белка, а именно, его С-концевой домен.

Исследователи полагают, что их новое открытие, предполагающее, что паучьи и человеческие белки используют один и тот же механизм, но совсем для разных целей. Ученые предполагают, что в дальнейшем им удастся использовать механизм создания паучьего шелка для предотвращения слипания человеческих белков — то есть, по сути, предотвратить развитие дегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Интересные новости всегда под рукой в нашем Telegram-канале

Подписаться

Ирина Скиба / Skibair
Журналист GolosInfo