Od pięciu lat docent fizjologii integracyjnej w CU Boulder pracuje nad lepszym zrozumieniem białka zwanego AKT, które jest wszechobecne w tkance mózgowej i odgrywa zasadniczą rolę w umożliwieniu mózgowi przystosowania się do nowych doświadczeń i tworzenia nowych wspomnień.

Do tej pory naukowcy wiedzieli bardzo niewiele o tym, co robi ono w mózgu.

Ale w nowym dokumencie sfinansowanym przez National Institutes of Health, Hoeffer i jego współautorzy opisują to po raz pierwszy, pokazując, że AKT występuje w trzech różnych odmianach rezydujących w różnych rodzajach komórek mózgowych i wpływających na zdrowie mózgu w bardzo różny sposób.

Odkrycie to może doprowadzić do nowych, bardziej ukierunkowanych metod leczenia wszystkiego, od glioblastomy — raka mózgu, którego ma senator John McCain — do choroby Alzheimera i schizofrenii.

„AKT jest centralnym białkiem, które zostało powiązane z wieloma chorobami neurologicznymi, ale wiemy o nim zadziwiająco mało,” powiedział Hoeffer. „Nasza praca jest pierwszą, która kompleksowo bada, co jego różne formy robią w mózgu i gdzie.”

Odkryty w latach 70-tych i znany najlepiej jako „onkogen” (taki, który zmutowany może promować raka), AKT został ostatnio zidentyfikowany jako kluczowy gracz w promowaniu „plastyczności synaptycznej”, zdolności mózgu do wzmacniania połączeń komórkowych w odpowiedzi na doświadczenie.

„Powiedzmy, że widzisz wielkiego żarłacza białego i jesteś przerażony, a twój mózg chce utworzyć pamięć o tym, co się dzieje. Musisz zrobić nowe białka, aby zakodować tę pamięć,” powiedział. AKT jest jednym z pierwszych białek, które wchodzą do sieci, centralny przełącznik, który włącza fabrykę pamięci.

Ale nie wszystkie AKT są stworzone równe.

Dla badania, zespół Hoeffera wyciszył trzy różne izoformy, lub odmiany, AKT u myszy i obserwował ich aktywność mózgu.

Dokonali szeregu kluczowych odkryć:

AKT2 występuje wyłącznie w astrogleju, wspierających, gwiaździstych komórkach w mózgu i rdzeniu kręgowym, które często ulegają uszkodzeniu w raku mózgu i urazie mózgu.

„To naprawdę ważne odkrycie”, powiedział współautor Josien Levenga, który pracował nad projektem jako badacz podoktorski w CU Boulder. „Gdybyś mógł opracować lek, który celowałby tylko w AKT2, nie wpływając na inne formy, mógłby być bardziej skuteczny w leczeniu pewnych problemów z mniejszą ilością skutków ubocznych.”

Badacze odkryli również, że AKT1 jest wszechobecny w neuronach i wydaje się być najważniejszą formą w promowaniu wzmacniania synaps w odpowiedzi na doświadczenie, aka tworzenie pamięci. (To odkrycie jest zgodne z poprzednimi badaniami pokazującymi, że mutacje w AKT1 zwiększają ryzyko schizofrenii i innych zaburzeń mózgu związanych z wadą w sposobie, w jaki pacjent postrzega lub pamięta doświadczenia.)

AKT3 wydaje się odgrywać kluczową rolę we wzroście mózgu, z myszami, u których gen AKT3 jest wyciszony, wykazując mniejszy rozmiar mózgu.

„Przed tym, było założenie, że wszystkie one robiły w zasadzie tę samą rzecz w tych samych komórkach w ten sam sposób. Teraz wiemy lepiej,” Hoeffer said.

On zauważa, że pan-AKT inhibitory zostały już opracowane do leczenia raka, ale on przewiduje dzień, kiedy leki mogą być opracowane w celu bardziej konkretnych wersji białka (AKT1 enhancers dla Alzheimera i schizofrenii, AKT2 inhibitory dla raka), pozostawiając inne formy nietknięte, zapobiegając skutki uboczne.

Więcej badań na zwierzętach jest w toku, aby określić, co dzieje się z zachowaniem, gdy różne formy białka iść awry.

„Isoform specyficzne zabiegi mają wielką obietnicę do projektowania ukierunkowanych terapii w leczeniu chorób neurologicznych z dużo większą skutecznością i dokładnością niż te wykorzystujące jeden rozmiar dla wszystkich podejście,” autorzy podsumować. „To badanie jest ważnym krokiem w tym kierunku.”

.