Благодаря ферменту SPP, клетки растений способны противостоять агрегации белка, который у человека приводит к болезни Хантингтона. SPP справлялся со своей задачей даже при внедрении в культуру клеток человека.
Болезнь Хантингтона (Гентингтона) — нейродегенеративное заболевание, характеризующееся особыми непроизвольными быстрыми, отрывистыми движениями конечностей (хореатическими движениями), поведенческими и психическими расстройствами, а также деменцией. Болезнь связана с множественной дупликацией участка гена HTT, который содержит многократно повторяющуюся последовательность азотистых оснований CAG, кодирующую аминокислоту глутамин. В результате мутации синтезируется аномальный белок с чрезмерно удлиненным полиглутаминовым участком. Этот белок может формировать патологические связи с другими белками клеток нервной системы и образовывать амилоидные агрегаты. Это способствует повреждению и гибели нервных клеток, что приводит к нарушению нормальной функции головного мозга. В настоящее время болезнь неизлечима; она вызывает снижение когнитивных способностей и приводит к нарушению процессов мышления, поведения, выражения эмоций и движений.
В отличие от людей, у растений нет заболеваний, связанных с образованием амилоидных агрегатов. Ученые решили выяснить, что помогает растениям справляться с ними, в надежде, что подобный механизм окажется применим к людям. Они обнаружили, что хлоропласты — специфичные для растений органеллы, осуществляющие фотосинтез, — являются ключевым фактором в противостоянии накоплению токсичных белковых отложений.
Фермент растений стромальная процессинговая пептидаза (SPP), локализованный в хлоропластах, снижает уровень слипания белков, содержащих полиглутаминовые повторы (polyQ). В экспериментах на человеческих клетках и в моделях болезни Хантингтона у нематоды C. elegans было показано, что выработка растительного SPP приводила к снижению уровня аномального белка и уменьшению признаков заболевания.
Группа ученых на основе синтетической биологии растений разработала многообещающий метод лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Хантингтона. Результаты экспериментов показали, что синтетические растительные белки могут иметь терапевтический потенциал для лечения заболеваний, связанных с агрегацией белков.
Источник: Llamas E. et al. In planta expression of human polyQ-expanded huntingtin fragment reveals mechanisms to prevent disease-related protein aggregation, Nature Aging (2023) DOI: 10.1038/s43587-023-00502-1