Cercetătorii au descoperit că un schelet microscopic, aflat chiar sub suprafața neuronilor, funcționează ca un „portar” care controlează ce substanțe intră în celulă, iar defectarea lui grăbește acumularea proteinelor toxice asociate bolii Alzheimer.

Neuronii preiau constant, din lichidul din jurul lor, nutrienți, molecule de semnalizare și fragmente din propria membrană, printr-un proces numit endocitoză. Acesta susține învățarea, memoria și întreținerea de zi cu zi a celulelor nervoase. O echipă de la Universitatea Penn State a identificat acum o structură, până acum trecută cu vederea, care pare să controleze o mare parte din această activitate: o rețea situată chiar sub membrana neuronilor, numită scheletul periodic asociat membranei (MPS).

Un portar ascuns în interiorul neuronilor

Structura MPS era deja cunoscută drept un sprijin pasiv, care ajută neuronii să își păstreze forma, fiind alcătuită din inele repetitive de proteine. Cercetarea publicată în Science Advances arată însă că rolul ei este mult mai activ: MPS controlează unde și când pot intra substanțele în celulă, comportându-se ca un adevărat controlor de trafic celular.

„De foarte mulți ani încercăm să înțelegem acest mecanism molecular, ce fel de mecanism ajută la facilitarea acestui proces, pentru că este legat de bolile neurodegenerative”, a declarat Ruobo Zhou, autorul coordonator al studiului. „Când acest proces de absorbție a nutrienților funcționează greșit, apare acumularea de proteine în creier, care este semnul distinctiv al bolilor neurodegenerative precum Alzheimer și Parkinson.”

Cum funcționează bucla care se poate întoarce împotriva neuronului

Folosind microscopie de super-rezoluție, capabilă să surprindă structuri de zece mii de ori mai mici decât grosimea unui fir de păr, echipa a observat neuroni crescuți în laborator și a modificat, în mod controlat, integritatea rețelei MPS. Când structura a fost afectată, neuronii au început să absoarbă substanțe mult mai rapid, semn că, în stare normală, rețeaua încetinește procesul și previne o absorbție excesivă.

Cercetătorii au mai descoperit ceva neașteptat: chiar acest proces accelerat de absorbție contribuie la propria distrugere. Semnalele moleculare declanșate de o endocitoză mai rapidă direcționează proteine care taie porțiuni din scheletul protector, deschizând astfel noi puncte de intrare și permițând ca și mai multe substanțe să pătrundă în celulă, într-o buclă care se autoîntreține.

Legătura cu boala Alzheimer

Pentru a testa relevanța medicală a descoperirii, echipa a creat un model celular asemănător stadiilor incipiente ale bolii Alzheimer, determinând neuronii să producă niveluri mai mari de proteină precursoare a amiloidului (APP). Slăbirea rețelei MPS a făcut ca neuronii să absoarbă mult mai rapid această proteină, care a fost apoi transformată în amiloid-beta 42, un fragment toxic asociat direct cu boala Alzheimer. Neuronii cu un schelet deteriorat au acumulat cantități tot mai mari din această moleculă dăunătoare și au arătat mai multe semne de moarte celulară.

„Am creat un model foarte asemănător bolii Alzheimer și am descoperit că, la unii neuroni îmbătrâniți sau aflați în condiții patologice, endocitoza proteinelor toxice este amplificată, ceea ce provoacă stres celular și, în cele din urmă, moartea neuronilor”, a explicat Jinyu Fei, autoarea principală a studiului.

Cercetarea sugerează că protejarea sau stabilizarea acestui schelet ascuns ar putea deveni o strategie terapeutică nouă, capabilă să încetinească schimbările celulare timpurii care preced simptomele bolii Alzheimer, cu mult înainte ca acestea să devină vizibile.

---

Sursa:
Jinyu Fei, Yuanmin Zheng, Caden LaLonde, Yuan Tao, Ruobo Zhou — „Membrane-associated periodic skeleton regulates major forms of endocytosis in neurons through a signaling-driven positive feedback loop” — Science Advances — DOI: 10.1126/sciadv.aeb0803