На изображении показан олигомер α-синуклеина (синий), частично погружённый в клеточную мембрану (слева). Со временем он образует пору (справа), через которую в течение короткого времени могут проходить молекулы. Затем олигомер возвращается в исходное состояние и динамически переходит из одного состояния в другое. Источник: Метте Галсгаард Малле, AU

Ученые получили тревожные данные о том, как может начинаться болезнь Паркинсона. Токсичный белок, по-видимому, проделывает крошечные мерцающие отверстия в клетках мозга, медленно разрушая их, а не уничтожая сразу.

Используя мощный метод визуализации, исследователи наблюдали за этим процессом в режиме реального времени. Это позволило по-новому взглянуть на скрытые повреждения, вызывающие симптомы болезни Паркинсона, и найти новые способы раннего выявления заболевания.

Тайна болезни Паркинсона раскрывается

Недавно обнаруженный токсичный белок может раскрыть секрет развития болезни Паркинсона. Ученые из Орхусского университета сообщают, что этот белок создает подвижные поры в мембранах клеток головного мозга. С помощью новой методики они смогли наблюдать за этими молекулярными атаками в режиме реального времени.

Первые признаки болезни Паркинсона обычно трудно заметить. Лёгкий тремор рук. Небольшая скованность движений. Однако со временем клетки мозга начинают отмирать, и симптомы становятся более выраженными. На протяжении десятилетий причина такого ухудшения оставалась неясной, но исследователи считают, что они близки к тому, чтобы найти ответ.

Белок Вышел Из-Под Контроля

Основное внимание уделяется белку под названием α-синуклеин. В здоровом мозге он помогает нервным клеткам взаимодействовать друг с другом. Однако при болезни Паркинсона этот белок начинает действовать иначе, образуя вредные скопления.

В большинстве предыдущих исследований основное внимание уделялось крупным скоплениям белка, так называемым фибриллам, которые можно обнаружить в тканях головного мозга людей с болезнью Паркинсона. Однако новое исследование выявило гораздо более мелкие и опасные структуры: олигомеры α-синуклеина. Эти крошечные структуры, по-видимому, проделывают микроскопические отверстия в мембранах нервных клеток.

Крошечные вращающиеся двери в камерах

«Мы первыми получили возможность непосредственно наблюдать за тем, как эти олигомеры образуют поры и как эти поры ведут себя», — говорит Метте Галсгаард Малле, научный сотрудник Орхусского и Гарвардского университетов.

Процесс состоит из трёх этапов. Сначала олигомеры прикрепляются к мембране, особенно в местах её изгиба. Затем они частично встраиваются в мембрану. Наконец, они образуют пору, через которую могут проходить молекулы, потенциально нарушающие внутренний баланс клетки.

Но это не статичные отверстия. Поры постоянно открываются и закрываются, как крошечные вращающиеся двери.

«Такое динамическое поведение может объяснить, почему клетки не погибают сразу, — говорит Бо Вольф Брёхнер, аспирант и первый автор исследования. — Если бы поры оставались открытыми, клетки, скорее всего, очень быстро разрушились бы. Но поскольку они открываются и закрываются, собственные насосы клетки могут временно компенсировать этот процесс».

Схематическое изображение искусственных мембран с красным цветом внутри и синим цветом снаружи. Источник: Метте Галсгаард Малле

Молекулярный фильм в замедленной съемке

Подобная динамика пор была зафиксирована впервые в режиме реального времени. Это стало возможным благодаря недавно разработанной платформе для анализа отдельных везикул, которая позволяет исследователям отслеживать взаимодействие между отдельными белками и отдельными везикулами.

Везикулы — это маленькие искусственные пузырьки, которые имитируют клеточные мембраны и служат упрощёнными моделями реальных клеток.

«Это похоже на просмотр молекулярного фильма в замедленной съёмке, — объясняет Метте Галсгаард Малле. — Мы не только видим, что происходит, но и можем проверить, как различные молекулы влияют на процесс. Это делает платформу ценным инструментом для скрининга лекарств».

Долгий путь к лечению

На самом деле команда уже протестировала нанотела — небольшие фрагменты антител, разработанные для специфического связывания с этими олигомерами. Они могут стать высокоселективными диагностическими инструментами. Однако до их применения в качестве лечения ещё далеко.

«Нанотела не препятствовали образованию пор, — говорит Бо Вольф Брёхнер. — Но они всё же могут помочь обнаружить олигомеры на самых ранних стадиях заболевания. Это очень важно, поскольку болезнь Паркинсона обычно диагностируют только после значительного повреждения нейронов».

Исследование также показало, что поры образуются не хаотично. Они, как правило, появляются в определённых типах мембран, особенно в тех, которые напоминают мембраны митохондрий — энергетических фабрик клетки. Это может указывать на то, что повреждение начинается именно там.

Шаг за шагом

Однако исследователи подчёркивают, что эксперимент проводился на модельных системах, а не на живых клетках. Следующим шагом будет воспроизведение результатов на биологических тканях, где в игру вступают более сложные факторы.

«Мы создали простую экспериментальную установку, в которой можно измерять что-то одно за раз. В этом преимущество этой платформы, — говорит Метте Галсгаард Малле. — Но теперь нам нужно сделать следующий шаг и изучить, что происходит в более сложных биологических системах».

Ссылка: «Отслеживание олигомеров α-синуклеина в отдельных везикулах выявляет формирование пор с помощью трёхэтапной модели» Бо Вольфа Брохнера, Сялинь Чжан, Янни Нильсена, Йоргена Кьемса, Даниэля Э. Отцена и Метте Галсгаард Малле, 12 августа 2025 г., ACS Nano. DOI: 10.1021/acsnano.5c04005