アルツハイマー病：タウのもつれはどのように成長しますか？
の新しい研究 Journal of Biological Chemistry タウのもつれが成長するプロセスを分解します。この発見は、アルツハイマー病におけるタウ凝集体の形成を標的とする新しい治療法につながる可能性があります。
アルツハイマー病の特徴の1つは、いわゆるタウのもつれです。タウは神経細胞の軸索に含まれるタンパク質です。
より具体的には、タウは微小管の形成を助けます—神経細胞内で栄養素を輸送する必須の構造です。
健康な脳では、タウタンパク質はこれらの微小管がまっすぐで強いままでいるのを助けます。しかし、アルツハイマー病では、タウはもつれと呼ばれる集合体に崩壊します。これが起こると、微小管は神経細胞内の栄養素や他の必須物質の輸送を維持できなくなり、最終的には細胞死につながります。
これらのタウのもつれがどれほど有毒で損傷を与える可能性があるか、そしてそれらがどこまで広がることができるかは、それらの長さによって異なります。しかし、これまで、科学者たちは、アルツハイマー病のタウのもつれが他のタウのもつれよりも長い理由や、そもそもこれらの骨材がどのように長く成長するのかを知りませんでした。
しかし現在、コロンバスのオハイオ州立大学の科学者たちは、タウのもつれの形成の背後にある生物学的プロセスを説明するのに役立つ数学的モデルを考案しました。
Carol Huseby、Jeff Kuret、およびRalf Bundschuhによって実施された新しい研究は、もつれがどのように成長し、さまざまな長さに達するかを説明しています。
タウフィブリルがどのように伸長するか
Husebyらは、タウ凝集の基本的な2段階モデルから始めました。ステップ1は、ゆっくりと結合する2つのタウタンパク質で構成され、ステップ2は、2つのタンパク質に付着する追加のタウ分子を含みます。
研究者たちは、この基本モデルを拡張して、タウフィブリルが振る舞う追加の方法を含めました。科学者たちは以前、フィブリルを「もつれが解けた」と説明しました。
修正されたモデルは、タウタンパク質がいくつかの短いフィブリルに分解すると予測しました。しかし、研究者たちは、顕微鏡下でタウのもつれが短いフィブリルではなく長いフィブリルを明らかにすることを知っていました。
それで、モデルが予測したものと微視的な現実との間の矛盾を説明する試みで、研究者は、ヘアエクステンションと同様に、短いフィブリルが一緒になって長いフィブリルを形成するかどうか疑問に思いました。
科学者がタウフィブリルを蛍光色で標識したさらなる実験は、実際に長いフィブリルが、両端で結合した、より短く、異なる色のフィブリルで構成されていることを明らかにした。
著者の知る限り、これらの発見は、タウフィブリルが一度に1つ以上のタンパク質を追加することによってサイズが大きくなる可能性があることを初めて示しています。むしろ、より短いフィブリルは互いに付着し、フィブリルをより速く伸ばすことができる。
研究の共著者であるKuretは、この発見により、タウのもつれ、そして暗黙のうちに病気自体が、ある細胞から別の細胞にどのように広がるかが明らかになる可能性があると説明しています。長いフィブリルが「細かく砕かれると、それらは拡散し、細胞から細胞への移動を促進します」と彼は言います。
さらに、研究者によると、この調査結果は、タウフィブリルが数百ナノメートルの長さに成長する方法を解明するのに役立ちます。また、そのような知識は、タウが凝集するのを防ぐことができる新しいクラスの薬につながる可能性があります。
将来、科学者たちは、タウタンパク質を非常に複雑にする多くのニュアンスを説明するためにモデルを修正することを計画しています。たとえば、この一連の実験では1種類のタウしか使用していませんが、タンパク質には6つのアイソフォームがあります。また、リン酸化などの化学プロセスは、タンパク質の構造をさらに変化させる可能性があります。
