Неправильное сворачивание белка: от прионов до болезни Альцгеймера

В это сложно но поверить, но больше 25% синтезируемых клеткой белков, просто уничтожаются! Это связано с тем, что белки довольно часто сворачиваются неправильно.

В клетке есть специальные системы, которые помогают сворачиванию, или фолдингу белка. Важнейшую роль в этом процессе играют шапероны. Среди них хорошо изучены белки теплового шока Hsp 70. Эти белки связываются с гидрофобными участками ещё не свернувшихся или поврежденных теплом молекул, за счёт чего не происходит «‎слипания»‎ этих молекул друг с другом.

Некоторые белки вообще не сворачиваются без «‎посторонней помощи»! Шапероны, которые обеспечивают свертывание таких белков называются шаперонинами.

Во многих белках есть дисульфидные мостики, которые образуются между серосодержащими аминокислотами и обеспечивают правильную пространственную структуру белка. Однако есть много вариантов формирования таких мостиков, много комбинаций: например, если в белке есть 4 серосодержащие аминокислоты, мостики могут образоваться между аминокислотами 1 и 2, 3 и 4, а могут  —  между 1 и 3, 2 и 4. Поэтому иногда для правильного формирования дисульфидных мостиков нужен фермент дисульфидизомераза, который «‎держит»‎ белок, пока в нём не возникнут правильные дисульфидные связи.

Если белки всё же свернулись неправильно, в норме они распознаются и уничтожаются. Однако если этого не происходит, это может привести к большим проблемам: болезни Паркинсона, Альцгеймера и Хантингтона возникают именно по этой причине. Безусловно, есть много других факторов: о нейродегенеративных заболеваниях можно написать целую статью, и не одну, однако ясно одно - амилоиды, скорее всего, в этом всём замешаны.

При этом неправильно свернувшиеся белки «‎слипаются»‎ и образуют амилоидные волокна. Это происходит за счёт взаимодействия бета-слоев, которые как раз богаты гидрофобными ароматическими аминокислотами.

Заболевания, вызываемые такими волокнами, называются амилоидозы. В том числе, болезнь Альцгеймера  —  это амилоидоз, при котором происходит отложение белка в нервной ткани, внеклеточно. В случае болезни Паркинсона, белки накапливаются, наоборот, внутри клеток.

Белки с аномальной 3D-структурой могут даже передаваться от одного организма к другому! Это  —  прионы, которые, в том числе, вызывают болезнь Крейфельда-Якоба. Когда «‎неправильный»‎ белок попадает в организм и взаимодействует с нормальной формой этого же белка, нормальный белок тоже изменяет свою структуру. Запускается цепная реакция, развивается заболевание.