Обнаружена естественная функция белка, вызывающего болезнь Альцгеймера

Многие годы APP изучали только как источник амилоида. Борьба со структурами, «выпадающими в осадок» в мозге, полностью занимала умы исследователей, а нормальная функция APP оставалась в тени. Однако трудности в борьбе с болезнью Альцгеймера заставили искать новые пути, и оказалось, что APP является лигандом хорошо известного рецептора гамма-аминомасляной кислоты.

Международная команда исследователей под руководством профессора Барта де Строупера и Йориса де Вита из Фламандского института биотехнологий и профессора Университета Лёвена (Бельгия), применила классический метод определения мишени для белок-белковых взаимодействий — использовала рекомбинантный APP, слитый с Fc-доменом антитела в качестве наживки для отлова его потенциального партнера из лизата нервной такни. Перед этим авторы работы убедились, что APP наиболее активно продуцируется в области синапсов.

Трудность аффинной селекции белков, подобных мишени APP, состоит в том, что они никогда не выделяются в чистом виде. В «улове», как правило, присутствует несколько белков, но если повезет и условия подобраны правильно, видов «рыб» будет немного. Поэтому эксперимент повторяли несколько раз. Как и ожидалось, во всех повторах приманка в виде рекомбинантного APP-Fc выловила, согласно данным масс-спектрометрии, несколько потенциальных мишеней. И все-таки упорнее других на «удочку» попадался один и тот же белок — рецептор гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), известный как GABABR. Этот рецептор состоит из двух субъединиц: GABABR1 связывает молекулу гамма-аминобутирата, а GABABR2 передает сигнал от рецептора на G-белок. Одна из изоформ субъединицы рецептора, GABABR1a, несет так называемые суши-домены.

Дальнейшая работа показала, что APP связывается с клетками, экспрессирующими GABABR1a, но не другие компоненты или изоформы рецептора. Растворимый полипептид, соответствующий суши-домену, блокировал связывание APP с клетками. Поиск «минимального» домена для связывания с «суши» в самом APP позволил идентифицировать недавно описанный фрагмент APP — «домен-удлинитель». Делеция этого домена приводила к потере связывания, и белки-гомологи APP (APLP1 и APLP2), не имеющие в своем составе этого пептида, оказались неспособными к связыванию с GABABR1a. С другой стороны, недавно описанные природные протеолитические фрагменты APP (sAPPbc и sAPPh) также связывали рецептор. Таким образом, были найдены компоненты лиганд-рецепторной пары, ответственные за связывание: суши-домен в GABABR1a и «удлинитель» в APP.

В серии экспериментов исследователи доказали, что взаимодействие «удлинителя» и GABABR1a прерывает глутаминергическую и ГАМК-ергическую передачу нервного импульса через синапсы, блокируя выброс нейромедиаторов из синаптических пузырьков — «квантов». Удалось дополнительно сократить размеры домена APP, вызывающего блокировку — всего до нескольких аминокислот. Это важно, поскольку короткий пептид может рассматриваться в качестве прототипа для разработки лекарственного средства.

Открытие «нормальной» функции APP едва ли позволит немедленно избавиться от его патологической функции. Однако при болезни Альцгеймера наблюдается целый спектр нейрональных расстройств, часть которых может быть связана с нарушением регуляции в системе передачи синаптических сигналов. Де Строупер считает, что терапия, призванная восстановить нормальное функционирование рецептора, способна ослабить ряд симптомов заболевания. Более того, по мнению Де Вита, новое знание о работе ГАМК-ергической системы поможет создать новые лекарства для терапии депрессии, наркозависимостей и шизофрении. Тогда исследования болезни Альцгеймера окажут существенную помощь больным в совершенно других клинических контекстах.