「多すぎる」脳カルシウムはパーキンソン病を引き起こす可能性があります
英国のケンブリッジ大学による、脳細胞のシグナル伝達メカニズムにおけるカルシウムの役割に関する新しい研究からの洞察により、パーキンソン病の原因の理解に近づくことができます。
脳細胞内の有毒なタンパク質沈着物、またはレビー小体の存在は、パーキンソン病の認識された特徴です。
堆積物には、間違った形に折りたたまれたα-シヌクレインやその他のタンパク質のクラスターが含まれています。
新しい研究—現在ジャーナルに掲載されています ネイチャーコミュニケーションズ— カルシウムは、α-シヌクレインがシナプス小胞に結合する方法に影響を与えることを示しています。
シナプス小胞は、脳細胞間で信号を運ぶ神経伝達物質または化学伝達物質を保持する神経終末の小さな区画です。
ケンブリッジ大学の分子神経科学のポスドク研究者である共同筆頭著者のアンバーリー・スティーブンス博士は、「細胞内のカルシウムとα-シヌクレインのバランスがとれています。もう1つは、バランスが崩れて凝集が始まり、パーキンソン病につながることです。」
正常対異常なα-シヌクレイン
世界中で、パーキンソン病を患っている人は1,000万人を超えており、その中には米国の約100万人が含まれています。パーキンソン病では、運動を制御するために重要なドーパミンと呼ばれる神経伝達物質を生成する脳細胞の進行性の破壊があります。
したがって、病気が進行するにつれて、動きの鈍さ、硬直、震え、協調性とバランスの障害などの症状が悪化します。
最近の研究では、パーキンソン病はドーパミンを生成しない脳細胞にも影響を与えることが明らかになっています。これは、症状の一部が運動に関連していない理由を説明している可能性があります。
α-シヌクレインの異常なクラスター（140アミノ酸のみを含む小さなタンパク質）は、パーキンソン病に存在するレビー小体の主要な要素ですが、その正常な形態は、多くの脳細胞機能に必要であるように見えます。
しかし、タンパク質がシナプス小胞と何らかの形で相互作用して、シナプスを横切る分子のスムーズな輸送、または神経終末と次の細胞の間のギャップを確保することを知っていることを除けば、根本的なメカニズムについてはほとんどわかっていません。
α-シヌクレインは「カルシウムセンサーのように」機能します
「アルファシヌクレイン」は、ケンブリッジ大学の化学工学およびバイオテクノロジー学部の上級研究著者であるガブリエレカミンスキーシエル博士が述べています。「構造が非常に少ない非常に小さなタンパク質であり、他のタンパク質と相互作用する必要があります。機能するための構造であり、研究が困難になっています。」
顕微鏡技術の進歩により、研究者は細胞内で何が起こっているかを観察できるようになりました。
Kaminski Schierle博士らは、「超解像顕微鏡法」と「分離されたシナプス小胞」を使用して、α-シヌクレインの詳細な挙動を調べました。
彼らは、カルシウムのレベルが細胞内で上昇すると、α-シヌクレインが複数の点で小胞に結合し、それが小胞をクラスター化させることを発見しました。
「私たちは、α-シヌクレインはカルシウムセンサーのようなものだと考えています」と、同じく化学工学およびバイオテクノロジー部門の共同筆頭著者であるJaninLautenschläger博士は説明します。
「カルシウムの存在下では、カルシウムはその構造と環境との相互作用を変化させます。これは通常の機能にとって非常に重要である可能性があります。」
微妙なバランス
著者らは、タンパク質とカルシウムの微妙なバランスが崩れると、α-シヌクレインの異常なクラスターが形成されると提案しています。彼らは、そのような不均衡を引き起こす可能性のあるいくつかのことを示唆しています。
- 過剰なタンパク質の除去の加齢に伴う減速
- 遺伝子重複によるα-シヌクレイン産生の倍増
- パーキンソン病に弱い脳細胞のカルシウムレベルが高い
- パーキンソン病に敏感な細胞でカルシウムを効果的に緩衝できない
α-シヌクレインが健康と病気の両方でどのように振る舞うかについてのより詳細な理解は、パーキンソン病のために切望されている新薬につながるはずである、と著者らは結論付けています。
彼らはまた、心臓病のカルシウムチャネルを遮断する薬が「細胞内カルシウム負荷を低下させることによって[パーキンソン病]に対して作用する貴重な候補であることが証明されるかもしれない」と述べています。
「カルシウムがα-シヌクレインがシナプス小胞と相互作用する方法に影響を与えることを私たちが見たのはこれが初めてです。」
JaninLautenschläger博士
