Zespół naukowców z australijskiego Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research (WEHI) dokonał przełomowego odkrycia, które może przyczynić się do opracowania skutecznych terapii hamujących rozwój choroby Parkinsona. Po raz pierwszy udało się zobrazować strukturę białka PINK1, które odgrywa kluczową rolę w usuwaniu uszkodzonych mitochondriów z komórek. Odkrycie opisane w Science otwiera drzwi do opracowania terapii, które mogłyby spowolnić lub nawet zatrzymać postęp choroby, na którą obecnie nie istnieje żadne lekarstwo.
Jaka jest rola białka PINK1 w chorobie Parkinsona?
Choroba Parkinsona to druga najczęściej występująca choroba neurodegeneracyjna na świecie (zaraz po chorobie Alzheimera). Jest to schorzenie, które rozwija się powoli, a jego objawy mogą pozostać niezauważone przez lata, a nawet dekady. Większość ludzi kojarzy tę chorobę z drżeniem rąk i spowolnieniem ruchów, ale w rzeczywistości choroba Parkinsona ma blisko 40 różnych objawów. Mogą one obejmować m.in. problemy z mową, zaburzenia pamięci i funkcji poznawczych, trudności w regulacji temperatury ciała, a nawet zmiany w widzeniu.
Czytaj też: Lek na chorobę Parkinsona możemy mieć tuż pod nosem
W Polsce na chorobę Parkinsona cierpi obecnie około 90 000 osób, a każdego roku diagnozuje się niemal 8000 nowych przypadków. Wzrost liczby zachorowań jest związany nie tylko ze starzeniem się społeczeństwa, ale także z czynnikami środowiskowymi, takimi jak zanieczyszczenie środowiska i powszechne stosowanie pestycydów w rolnictwie. Choroba Parkinsona dotyka częściej mężczyzn, zwłaszcza po 60. roku życia, jednak coraz częściej diagnozowana jest również u osób młodszych, nawet po 30. roku życia – to tzw. YOPD (Young Onset Parkinson’s Disease).
Mitochondria to “elektrownie” komórkowe – wytwarzają energię niezbędną do funkcjonowania organizmu. Komórki nerwowe zużywają ogromne ilości energii, dlatego są szczególnie wrażliwe na wszelkie uszkodzenia mitochondriów. Białko PINK1, kodowane przez gen PARK6, pełni kluczową rolę w ochronie komórek poprzez wykrywanie uszkodzonych mitochondriów i oznaczanie ich do usunięcia. Gdy mitochondria przestają działać prawidłowo, PINK1 gromadzi się na ich powierzchni i przekazuje sygnał innemu białku – ubikwitynie, które następnie aktywuje białko Parkin. W efekcie uszkodzone mitochondria zostają usunięte, a ich miejsce zajmują nowe, zdrowe organelle.
U osób z mutacjami w genie PINK1 proces ten nie działa prawidłowo – uszkodzone mitochondria nie są eliminowane, co prowadzi do ich kumulacji w komórkach i stopniowego obumierania neuronów. To właśnie ten mechanizm odpowiada za rozwój choroby Parkinsona.
Chociaż rola białka PINK1 w chorobie Parkinsona była znana od ponad 20 lat, do tej pory naukowcy nie mogli zobaczyć, jak dokładnie wygląda jego struktura i jak przyczepia się do mitochondriów. To stanowiło poważną przeszkodę w opracowywaniu leków, które mogłyby “włączyć” PINK1 i przywrócić jego funkcję.
Teraz, dzięki wykorzystaniu kriomikroskopii elektronowej, badacze z WEHI po raz pierwszy zobrazowali strukturę PINK1 przyłączonego do mitochondriów. To odkrycie dostarczyło kluczowych informacji o mechanizmie aktywacji tego białka oraz o tym, jak mutacje obecne u pacjentów z chorobą Parkinsona wpływają na jego funkcjonowanie.
Profesor David Komander, jeden z autorów badania, podkreślił znaczenie tego przełomu:
Nasza analiza strukturalna ujawnia wiele nowych sposobów na modyfikację PINK1, co w praktyce oznacza możliwość jego ponownej aktywacji. To przełom dla badań nad chorobą Parkinsona – w końcu możemy zobaczyć, jak PINK1 wiąże się z mitochondriami.
Nowe terapie na horyzoncie
Odkrycie struktury PINK1 otwiera nowe możliwości dla medycyny. Badacze podkreślają, że dzięki tej wiedzy można opracować leki, które przywrócą jego funkcję u pacjentów z mutacjami w genie PARK6. Oznacza to, że zamiast łagodzić objawy parkinsona, będzie można zahamować sam proces degeneracji neuronów.
Czytaj też: Nowa nadzieja w leczeniu choroby Parkinsona. FDA zatwierdza innowacyjne urządzenie do infuzji
Dr Sylvie Callegari, współautorka badania, wyjaśnia:
PINK1 działa w czterech etapach – pierwsze dwa nigdy wcześniej nie były widoczne. Najpierw białko wykrywa uszkodzenie mitochondriów, następnie przyczepia się do ich powierzchni. Po związaniu aktywuje ubikwitynę, co z kolei uruchamia białko Parkin, odpowiedzialne za usunięcie uszkodzonych mitochondriów.
To odkrycie dostarczyło również informacji o innych białkach, które pomagają PINK1 w przyczepianiu się do mitochondriów, co oznacza, że naukowcy mają teraz kilka potencjalnych celów terapeutycznych. Badacze z WEHI planują teraz przetestować różne związki chemiczne, które mogłyby przywrócić prawidłowe funkcjonowanie PINK1, a tym samym zahamować rozwój choroby Parkinsona.
Obecnie leczenie Parkinsona opiera się głównie na terapii objawowej, polegającej na podawaniu lewodopy, czyli prekursora dopaminy. Niestety, metoda ta nie powstrzymuje śmierci neuronów i z czasem traci skuteczność. Odkrycie struktury PINK1 to pierwszy krok w kierunku nowej strategii terapeutycznej – takiej, która nie tylko złagodzi objawy, ale także spowolni lub zatrzyma rozwój choroby.
