Ερευνητές έλυσαν ένα μακροχρόνιο μυστήριο σχετικά με το πώς μια πρωτεΐνη βοηθάει τον οργανισμό να απαλλαγεί από τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια, μία ανακάλυψη που θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη μελλοντικών θεραπειών για τη νόσο του Πάρκινσον.
Πιο συγκεκριμένα, όπως ενημέρωσε αρχικά το Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research (WEHI) της Μελβούρνης στην ιστοσελίδα του*, επιστημονική του ομάδα, δημοσίευσε μία νέα έρευνα στο περιοδικό Molecular Cell που «απαντά» στο πώς η πρωτεΐνη «Optineurin» (οπτινευρίνη) βοηθά τον οργανισμό να απομακρύνει τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια.
Ενώ τα μιτοχόνδρια διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην παραγωγή της ενέργειας που χρειάζονται τα κύτταρά μας για να επιτελέσουν τις διάφορες λειτουργίες τους, όταν καταστραφούν, μπορεί να έχουν βαθιές επιπτώσεις στην κυτταρική λειτουργία και να συμβάλουν στην ανάπτυξη διαφόρων ασθενειών.
Τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια συνήθως απομακρύνονται από τον οργανισμό και «ανακυκλώνονται» μέσω μιας διαδικασίας απόρριψης (garbage disposal), γνωστής ως «μιτοφαγία» (mitophagy).
Οι «PINK1» και «Parkin» είναι δύο πρωτεΐνες ζωτικής σημασίας για τη διαδικασία αυτή, υπεύθυνες για την «επισήμανση» των δυσλειτουργικών μιτοχονδρίων προς καταστροφή.
Στη νόσο του Πάρκινσον, οι μεταλλάξεις σε αυτές τις πρωτεΐνες μπορεί να οδηγήσουν στη συσσώρευση κατεστραμμένων μιτοχονδρίων στον εγκέφαλο, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε κινητικά συμπτώματα όπως τρόμος, δυσκαμψία και δυσκολία στην κίνηση.
Η νέα έρευνα, ανέφερε το WEHI, λύνει ένα μυστήριο σχετικά με το πώς η «Optineurin» αναγνωρίζει τα ανθυγιεινά μιτοχόνδρια που «μαρκάρονται» από τις «PINK1» και «Parkin», επιτρέποντας την «παράδοσή» τους στο σύστημα απόρριψης του σώματός μας (garbage disposal system).
Ο αναπληρωτής καθηγητής (Associate Professor) Δρ Michael Lazarou (Δρ Μιχάλης Λαζάρου), επικεφαλής Εργαστηρίου της Ubiquitin Signalling Division του WEHI, δήλωσε ότι η ανακάλυψη καλύπτει ένα ζωτικό κενό γνώσης που θα αναδιαμορφώσει την κατανόηση αυτής της κυτταρικής οδού.
«Μέχρι αυτή τη μελέτη, ο ακριβής ρόλος της ‘Optineurin’ στην έναρξη της διαδικασίας απόρριψης των ‘απορριμμάτων’ του σώματός μας ήταν άγνωστος», ανέφερε ο κ. Lazarou, ο οποίος ανήκει επίσης στην ακαδημαϊκή ομάδα του Monash University.
«Ενώ υπάρχουν πολλές πρωτεΐνες που συνδέουν τα κατεστραμμένα κυτταρικά υλικά με τον μηχανισμό απόρριψης … διαπιστώσαμε ότι η ‘Optineurin’ το κάνει αυτό με έναν εξαιρετικά αντισυμβατικό τρόπο που δε μοιάζει με οτιδήποτε άλλο έχουμε δει από παρόμοιες πρωτεΐνες».
«Το εύρημα αυτό είναι σημαντικό επειδή ο ανθρώπινος εγκέφαλος βασίζεται στην ‘Optineurin’ για την αποικοδόμηση των μιτοχονδρίων του μέσω του συστήματος απόρριψης … που καθοδηγείται από την ‘PINK1’ και την ‘Parkin’».
«Γνωρίζοντας πώς η’ Optineurin’ το κάνει αυτό, μας παρέχει ένα πλαίσιο για το πώς θα μπορούσαμε να στοχεύσουμε τη μιτοφαγία των ‘PINK1’ και ‘Parkin’ στις ασθένειες και να αποτρέψουμε τη συσσώρευση κατεστραμμένων μιτοχονδρίων στους νευρώνες καθώς γερνάμε».
«Η επίτευξη αυτού του στόχου θα ήταν καθοριστική για τα άτομα με νόσο του Πάρκινσον, μια πάθηση που εξακολουθεί να επηρεάζει περισσότερα από 10 εκατομμύρια άτομα παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένων 80.000 Αυστραλών».
Πιο αναλυτικά, η «PINK1» δρα ως «παρατηρητήριο» στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων, υπεύθυνο για την παρακολούθηση της υγείας τους. Όταν ανιχνεύει προβλήματα, ενεργοποιεί την «Parkin», η οποία επισημαίνει τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια για απομάκρυνση.
Συνεργάζονται για να δώσουν εντολή στο σώμα μας να δημιουργήσει κυτταρικές «σακούλες απορριμμάτων» (garbage bags) γύρω από τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια και επιστρατεύουν τη βοήθεια της «Optineurin» για να ξεκινήσει αυτή η διαδικασία.
Η νέα μελέτη αποκάλυψε ότι η «Optineurin» απομακρύνει τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια με τη σύνδεση με ένα ένζυμο γνωστό ως «TBK1».
Από εκεί και πέρα, διαπιστώθηκε ότι το «TBK1» συνεχίζει να ενεργοποιεί μια συγκεκριμένη κυτταρική «μηχανή» που είναι το κλειδί για τη δημιουργία αυτών των «σάκων απορριμμάτων» γύρω από τα ανθυγιεινά μιτοχόνδρια.
Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Δρ Thanh Nguyen δήλωσε: «Άλλες πρωτεΐνες δε χρειάζονται το ‘TBK1’ για να τις βοηθήσει να ενεργοποιήσουν αυτή τη διαδικασία αποδόμησης, καθιστώντας την ‘Optineurin’ μια πραγματική εξαίρεση όταν πρόκειται για τον τρόπο με τον οποίο το σώμα μας απομακρύνει τα μιτοχόνδρια».
«Αυτό μας επέτρεψε να εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά αυτής της οδού που περιλαμβάνει το ‘TBK1’ ως πιθανό στόχο φαρμάκων, γεγονός που αποτελεί σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην αναζήτησή μας για θεραπείες της νόσου του Πάρκινσον».
«Ο απώτερος στόχος θα ήταν να βρεθεί ένας τρόπος να ενισχυθούν τα επίπεδα της μιτοφαγίας ‘PINK1/Parkin’ στο σώμα -ιδιαίτερα στον εγκέφαλο- έτσι ώστε τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια να μπορούν να απομακρυνθούν πιο αποτελεσματικά».
«Ελπίζουμε επίσης να σχεδιάσουμε ένα μόριο που θα μπορούσε να μιμηθεί αυτό που κάνει η ‘Optineurin’, ώστε τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια να μπορούν να απομακρυνθούν ακόμη και χωρίς ‘PINK1’ ή ‘Parkin’».
«Δεδομένου ότι η ‘Optineurin’ είναι κρίσιμη για την ενεργοποίηση του συστήματος απόρριψης ‘απορριμμάτων’ στον εγκέφαλό μας, αυτό θα μπορούσε στη συνέχεια να αποτρέψει τη συσσώρευση κατεστραμμένων μιτοχονδρίων σε αυτή την περιοχή, η οποία αποτελεί σημαντικό πρόδρομο της νόσου του Πάρκινσον».
Ο Δρ Nguyen επεσήμανε ότι, ενώ η κλινική εφαρμογή της έρευνας απέχει χρόνια, η ανακάλυψη έθεσε τα απαραίτητα θεμέλια που απαιτούνται για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της «Optineurin» και την αξιοποίηση των δυνατοτήτων της οδού ως μελλοντικού θεραπευτικού στόχου.
«Το επόμενο βήμα μας είναι να συνεργαστούμε με το Parkinson’s Disease Centre του WEHI για να επικυρώσουμε τα ευρήματά μας σε συστήματα νευρωνικών μοντέλων για να κατανοήσουμε γιατί η ‘Optineurin’ συμπεριφέρεται με αυτόν τον τρόπο, γεγονός που θα παράσχει περαιτέρω πληροφορίες για το πώς μπορούμε να στοχεύσουμε την ‘Optineurin’ και το ‘TBK1’ για να βελτιώσουμε τις θεραπευτικές επιλογές για τα άτομα με μεταλλάξεις ‘PINK1/Parkin’ στο μέλλον.
Σημειώνεται ότι η έρευνα έγινε σε συνεργασία με το Εργαστήριο του καθηγητή Sascha Martens στο Max Perutz Labs, University of Vienna και υποστηρίχθηκε από το National Health and Medical Research Council (NHMRC), το Australian Research Council (ARC) και το Human Frontiers Science Program and Aligning Science Across Parkinson’s (ASAP), μέσω του the Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research (MJFF).
Η μελέτη υπό τον τίτλο «Unconventional initiation of PINK1/Parkin mitophagy by Optineurin», δημοσιεύτηκε στο Molecular Cell (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37207627/).
Συγγραφείς του WEHI ήταν οι: Thanh Nguyen, Grace Khuu, Wai Lam, Marvin Skulsuppaisarn, Runa Lindblom και Michael Lazarou.
*Η αναδημοσίευση των πληροφοριών και των φωτογραφιών γίνεται με τη σχετική άδεια του WEHI.
