Интенсивный синтез белка в нейронах и фосфорилирование белка предшественника бета-амилоида и тау-белка являются пусковыми факторами амилоидоза нейронов и болезни Альцгеймера
1. Филиал ГОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития “НКЦ геронтологии”; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН 2. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт белка РАН 3. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки РАН 4. ГУ “Институт неврологии, психиатрии и наркологии АМН Украины” 5. МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского 6. Филиал ГОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития “НКЦ геронтологии” 7. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт белка РАН; Федеральное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии
В последнее время изучение болезни Альцгеймера (БА) приобрело особую актуальность и привлекло к ней внимание исследователей во всем мире в связи с распространённостью этого опасного заболевания. Причина этой патологии неизвестна, а вот конечная картина, впервые полученная на срезах мозга больных более ста лет назад (отложение b-амилоида в мозговой ткани сенильных бляшек и фибрилл), известна клиницистам хорошо. Многие авторы полагают, что отложения b-амилоида вызывают в нейронах вторичные внутринейронные изменения, которые являются причиной гибели этих клеток. Другие авторы связывают гибель нейронов с гиперфосфорилированием тау-белков, которые образуют нейрофибриллярные клубки внутри нервных клеток и вызывают их гибель. Для создания методов доклинической диагностики и эффективного лечения БА необходимы новые знания о природе пусковых факторов спорадических форм БА, о причинно-следственных связях фосфорилирования белка-предшественника амилоида с образованием патогенных b-амилоидов, о связи с этими факторами процессов гиперфосфорилирования тау-белков и гибели нейронов. В данной работе мы анализируем публикации, посвященные увеличению интенсивности синтеза белка в нейронах в норме и при различных видах стрессов, возможности развития энергетической дисбалансировки нейронов и активации их защитных систем. Фосфорилирование и гиперфосфорилирование тау-белков так же тесно связано с защитными механизмами клеток и процессами эвакуации фосфатов, других энергоемких продуктов метаболизма из зоны синтеза белка. При продолжительной высокой интенсивности синтеза белка происходит перегрузка защитных механизмов и нарушается сопряжённость метаболических процессов. Это приводит к дисфункции нейронов, транспортному коллапсу и гибели нейронов.
Мальцев А.В., Довидченко Н.В., Утешев В.К., Соколик В.В., Штанг О.М., Якушин М.А., Соколова Н.М., Сурин А.К., Галзитская О.В. (2013) Интенсивный синтез белка в нейронах и фосфорилирование белка предшественника бета-амилоида и тау-белка являются пусковыми факторами амилоидоза нейронов и болезни Альцгеймера. Биомедицинская химия, 59(2), 144-170.
Мальцев А.В. и др. Интенсивный синтез белка в нейронах и фосфорилирование белка предшественника бета-амилоида и тау-белка являются пусковыми факторами амилоидоза нейронов и болезни Альцгеймера // Биомедицинская химия. - 2013. - Т. 59. -N 2. - С. 144-170.
Мальцев А.В. и др., "Интенсивный синтез белка в нейронах и фосфорилирование белка предшественника бета-амилоида и тау-белка являются пусковыми факторами амилоидоза нейронов и болезни Альцгеймера." Биомедицинская химия 59.2 (2013): 144-170.
Мальцев, А. В., Довидченко, Н. В., Утешев, В. К., Соколик, В. В., Штанг, О. М., Якушин, М. А., Соколова, Н. М., Сурин, А. К., Галзитская, О. В. (2013). Интенсивный синтез белка в нейронах и фосфорилирование белка предшественника бета-амилоида и тау-белка являются пусковыми факторами амилоидоза нейронов и болезни Альцгеймера. Биомедицинская химия, 59(2), 144-170.
Переводная версия в журнале «Biomedical Chemistry (Moscow) Supplement Series B»:10.1134/S1990750813040057
Список литературы
Sallaw A., Mintzez J., Weiner M., Cummings J. (2008) J. Alzheimer’s Dementia, 4, 65-79. Scholar google search
Li W.Z., Li W.P., Huang D.K., Kan H.W., Wang X., Wu W.Y., Yin Y.Y., Yao Y.Y. (2012) Behav. Brain. Res., 227(1), 142-149. CrossRef Scholar google search
Рогаев Е.И. (1999) Болезнь Альцгеймера и старение: от нейробиологии к терапии. М. НЦПЗ РАМН, с. 83-86. Scholar google search
Johnson G.V., Bailey C.D. (2002) J. Alzheimers Dis., 4, 375-398. Scholar google search
Ksiezak-Reding H., Tracz E., Yang L.S., Dickson D.W., Simon M., Wall J.S. (1996) Am. J. Pathol., 149(2), 639-651. Scholar google search
Mori H., Hosoda K., Matsubara E., Shoji M., Maruyama S., Hirai S. (1995) Neurosci. Lett., 186(2-3), 181-183. CrossRef Scholar google search
Iqbal K., Alonso-Adel C., Chen S., Chohan M.O., El-Akkad E., Gong C.X., Khatoon S., Li B., Liu F., Rahman A., Tanimukai H., Grundke-Iqbal I. (2005) Biochim. Biophys. Acta, 1739(2-3), 198-210. CrossRef Scholar google search
Раевский К.С. (1988) Возбуждающие аминокислоты как транслиттеры Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер. “Физиология человека и животных”. М., т. 36. Scholar google search
Бехтерева Н.П. (1988) Здоровый и больной мозг человека, Л., Изд-во “Наука”, 262 с. Scholar google search
Iwata A., Chen X.H., McIntosh T.K., Browne K.D., Smith D.H. (2002) J. Neuropathol Exp Neurol., 61, 1056-1068. Scholar google search
Iwata A., Chen X.H., McIntosh T.K., Browne K.D., Thal D.R., Glas A., Schneider W., Schober R. (1997) Acta Neuropathol., 94, 255-265. CrossRef Scholar google search
Stone J.R., Okonkwo D.O., Singleton R.H., Mutlu L.K., Helm G.A., Povlishock J.T. (2002) J. Neurotrauma, 19, 601-614. CrossRef Scholar google search
Wallace W., Ahlers S.T., Gotlib J., Bragin V., Sugar J., Gluck R., Shea P.A., Davis K.L., Haroutunian V. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 90, 8712-8716. CrossRef Scholar google search
Narayan P., Meehan S., Carver J.A., Wilson M.R., Dobson C.M., Klenerman D. (2012) Biochemistry, 51(46), 9270-9276. CrossRef Scholar google search
Ghiso J., Shayo M., Calero M., Ng D., Tomidokoro Y., Gandy S., Rostagno A., Frangione B. (2004) J. Biol. Chem., 279(44), 45897-45908. CrossRef Scholar google search
Choi B.H., Kim R.C., Vaughan P.J., Lau A., van Nostrand W.E., Cotman C.W., Cunningham D.D. (1995) Neurobiol Aging, 16, 557-562. CrossRef Scholar google search
Furukawa K., Sopher B.L., Rydel R.E., Begley J.G., Pham D.G., Martin G.M., Fox M., Mattson M.P. (1996) J. Neurochem., 67, 1882-1896. CrossRef Scholar google search
de Strooper B., Annaert W. (2000) J. Cell Sci., 113, 1857-1870. Scholar google search
Wasco W., Bupp K., Magendantz M., Gusella J.F., Tanzi R.E., Solomon F. (1992) Proc. Natl. Acad.Sci. USA, 89, 10758-10762. CrossRef Scholar google search
Wasco W., Gurubhagavatula S., Paradis M.D., Romano D.M., Sisodia S.S., Hyman B.T., Neve R.L., Tanzi R.E. (1993) Nat.Genet., 5, 95-100. CrossRef Scholar google search
Kang J., Lemaire H.G., Unterbeck A. (1987) Nature, 325, 733-736. Scholar google search
Molinari M., Eriksson K.K., Ca-lanca V., Galli C., Cresswell P., Michalak M., Helenius A. (2004) Mol. Cell, 13(1), 125-135. Scholar google search
Prillet C., Bauer T., Mitteregger G., Krebs B., Kretzschmar H.A., Herms J. (2006) J. Neurosci., 26(27), 7212-7221. Scholar google search
Turner P.R., O’Connor K., Tate W.C. (2003) Prog. Neurobiol., 70(1), 1-32. Scholar google search
Alonso A.S., Li V., Grundke-Iqbal I., Iqbal K. (2006) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103(23), 8864-8869.
. Scholar google search
von Bergen M., Friedhoff P., Bienart J., Heberle J., Mandelkow E.-M., Mandelkow E. (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97(10), 5129-5134. CrossRef Scholar google search
Brandt R., Leger J., Lee G. (1995) J. Cell. Biol., 131, 1327-1340. Scholar google search
Chen J., Kanai Y., Cowan N., Hirokawa N. (1992) Nature, 360, 674-677. Scholar google search
Johnson G.V., Jenkins S.M. (1999) J. Alzheimers Dis., 1, 307-328. Scholar google search
Cripps D., Thomas S.N., Jeng Y., Yang F., Davies P., Yang A.J. (2006) J. Biol. Chem., 281(16), 10825-10838. CrossRef Scholar google search
Kuhla B., Haase C., Flach K. (2007) J. Biol. Chem., 282(10), 6984-6991. Scholar google search
Biernat J., Gustke N., Drewes G., Mandelkow E.M., Mandelkow E. (1993) Neuron, 11, 153-163. Scholar google search
Probst A., Gotz J., Wiederhold K.H., Tolnay M., Mistl C., Jaton A.L., Hong M., Ishihara T., Lee V.M., Trojanowski J.Q., Jakes R., Crowther R.A., Spillantini M.G., Burki K., Goedert M. (2000) Acta Neuropathol., 99, 469-481. Scholar google search
Dawson H.N., Ferreira A., Eyster M.V., Ghoshal N., Binder L.I., Vitek M.P. (2001) J. Cell Sci., 114, 1179-1187. Scholar google search
Rizzu P., Van Swieten JC., Joosse M., Hasegawa M., Stevens M., Tibben A., Niermeijer M.F., Hillebrand M., Ravid R., Oostra B.A., Goedert M., van Duijn C.M., Heutink P. (1999) Am. J. Hum. Genet., 64, 414-421. CrossRef Scholar google search
Baker M., Litvan I., Houlden H., Adamson J., Dickson D., Perez-Tur J., Hardy J., Lynch T., Bigio E., Hutton M. (1999) Hum. Mol. Genet., 8, 711-715. CrossRef Scholar google search
Hong M., Zhukaeva V., Vogelsberg-Ragagila V., Wszolek Z., Reed L., Miller B.I., Geschwind D.H., Bird T.D., McKeel D., Goate A., Morris J.C., Wilhelmsen K.C., Schellenberg G.D., Trojanowski J.Q., Lee V.M. (1998) Science, 282, 1914-1917. CrossRef Scholar google search
Ryoo S.R., Jeong H.K., Radnaabazar C., Yoo J.J., Cho H.J., Lee H.W., Kim I.S., Cheon Y.H., Ahn Y.S., Chung S.H., Song W.J. (2007) J. Biol. Chem., 282(48), 34850-34857. CrossRef Scholar google search
Grundke-Iqbal I., Iqbal K., Tung Y.C., Quinlan M., Wisniewski H.M., Binder L.I. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83, 4913-4917. CrossRef Scholar google search
Spires T.L., Orne J.D., SantaCruz K., Pitstick R., Carlson G.A., Ashe K.H., Hyman B.T. (2006) Am. J. Pathol., 168, 1598-1607. CrossRef Scholar google search
Buee L., Bussiere T., Buee-Scherrer V., Delacourte A., Hof P.R. (2000) Brain Res. Rev., 33, 95-130. CrossRef Scholar google search
Goedert M., Spillantini M.G., Jakes R., Rutherford D., Crowther R.A. (1989) Neuron, 3, 519-526. CrossRef Scholar google search
Kopke E., Tung Y.C., Shaikh S., Alonso A.C., Iqbal K., Grundke-Iqbal I. (1993) J. Biol. Chem., 268, 24374-24384. Scholar google search
Delacourte A., David J.P., Sergeant N., Buee L., Wattez A., Vermersch P., Ghozali F., Fallet-Bianco C., Pasquier F., Lebert F., Petit H., Di Menza C. (1999) Neurology, 52, 1158-1165. CrossRef Scholar google search
Sjoberg M.K., Shestakova E., Mansuroglu Z., Maccioni R.B., Bonnefoy E. (2006) J. Cell Sci., 119, 2025-2034. CrossRef Scholar google search
Korenberg J.R., Chen X.N., Schipper R., Sun Z., Gonsky R., Gerwehr S., Carpenter N., Daumer C., Dignan P., Disteche C. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 4997-5001. CrossRef Scholar google search
Goedert M., Satumtira S., Jakes R., Smith M.J., Kamibayashi C., White C.L. 3rd, Sontag E. (2000) J. Neurochem., 75, 2155-2162. CrossRef Scholar google search
Walter J., Capell A., Hung A.Y., Langen H., Schnoelzer M., Thinakaran G., Sisodia S.S., Selkoe D.J., Haass C. (1997) J. Biol. Chem. 272, 1896-1903. CrossRef Scholar google search
Wallace W., Ahlers S.T., Gotlib J., Bragin V., Sugar J., Gluck R., Shea P.A., Davis K.L, Haroutunian V. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 90, 8712-8716. CrossRef Scholar google search
Spittaels K., van den Haute C., van Dorpe J., Geerts H., Mercken M., Bruynseels K., Lasrado R., Vandezande K., Laenen I., Boon T., Van Lint J., Vandenheede J., Moechars D., Loos R., Van Leuven F. (2000) J. Biol. Chem., 275, 41340-41349. CrossRef Scholar google search
Abraha A., Ghoshal N., Gamblin T.C., Cryns V., Berry R.W., Kuret J., Binder L.I. (2000) J. Cell Sci., 113, 3737-3745. Scholar google search
Filosto M., Scarpelli M., Cotelli M.S., Vielmi V., Todeschini A., Gregorelli V., Tonin P., Tomelleri G., Padovani A. (2011) J. Neurol., 258(10), 1763-1774. CrossRef Scholar google search
Facecchia K., Fochesato L.A., Ray S.D., Stohs S.J., Pandey S. (2011) J. Toxicol., 2011, 683-728. CrossRef Scholar google search
Уверский В.Н., Галзитская О.В., Винтер С., Киттлер Л., Лёбер Г. (1999) Цитология, 41, 540-549. Scholar google search
Masliah E., Sisk A., Mallory M., Mucke L., Schenk D., Games D. (1996) J. Neurosci., 16 (18), 5795-811. Scholar google search
Niedowicz D.M., Beckett T.L., Matveev S., Weidner A.M., Baig I., Kryscio R.J., Mendiondo M.S., LeVine H. 3rd, Keller J.N., Murphy M.P. (2012) Ann. Neurol., 72(4), 564-570. CrossRef Scholar google search
Hampel H., Wilcock G., Andrieu S., Aisen P., Blennow K., Broich K., Carrillo M., Fox N.C., Frisoni G.B., Isaac M., Lovestone S., Nordberg A., Prvulovic D., Sampaio C., Scheltens P., Weiner M., Winblad B., Coley N., Vellas B. (2011) Progress in Neurobiology, 95, 579-593. CrossRef Scholar google search
