اكتشاف دور الماء في تحويل بروتين تاو إلى عامل مدمر في مرض الزهايمر

كشفت دراسة علمية حديثة عن آلية جديدة لفهم تطور مرض الزهايمر، حيث وجد باحثون من جامعة نورث وسترن وجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا أن جزيئات الماء تلعب دوراً حاسماً في تحويل بروتين “تاو” إلى شكل مدمر لخلايا الدماغ. تبدأ بروتينات أميلويد-بيتا وتاو في أدمغة مرضى الزهايمر وأنواع أخرى من الخرف بالتصرف بشكل غير طبيعي، مما يؤدي إلى تكوين تكتلات بروتينية دقيقة تضر بخلايا الدماغ.

وأوضحت الدراسة، التي نُشرت في مجلة PNAS، أن جزيئات الماء التي تتجمع حول نقطة معينة على بروتين “تاو” تساهم في تشوهه وتكتله في كتل سامة تتلف خلايا الدماغ. في الوضع الطبيعي، يدعم بروتين “تاو” البنية الداخلية للخلايا العصبية، لكنه في حالات مثل الزهايمر يبدأ في التشكل بشكل خاطئ.

تم تحديد “نقطة ساخنة” على البروتين تكون طاردة للماء، مما يعني أنها لا تسمح للماء بتغطيتها بالكامل، ولكنها في الوقت نفسه تحتاج إلى حماية. يحيط الماء بهذه النقطة على شكل غطاء واقٍ. وعندما تقترب جزيئات بروتين تاو من بعضها عند هذه النقطة، يتحرر الماء المحيط بها، مما يولد طاقة تدفع البروتينات إلى الالتصاق وتكوين اللييفات.

يعمل الماء هنا كغطاء مؤقت يثبت “النقطة الساخنة” ويمنع البروتين من الانهيار، ولكنه في الوقت نفسه يسهل التحامه ببروتين آخر عند اقترابه منه. بدون هذا الغطاء المائي، إما أن ينهار البروتين أو يبقى معزولاً دون أن يلتحم.

باستخدام نماذج مجزأة من بروتين تاو واختبارات معملية ونمذجة حاسوبية، درس الباحثون كيفية انتقال البروتينات من حالة غير منظمة إلى شكل مكدس. اكتشفوا أن إطلاق الطاقة عند هذه النقاط الساخنة يساعد في تجنيد بروتينات جديدة، مما يحفز عملية الطي الخاطئ.

أظهرت النتائج أنه عند تغطية النقطة الساخنة بعلامة كيميائية، تتوقف اللييفات عن النمو. وتشير هذه النتائج إلى إمكانية تطوير أدوية تستهدف هذه النقاط لمنع تكون الروابط الضارة. كما يقترح الباحثون إنشاء لييفات تاو اصطناعية لدراسة تطور الزهايمر بشكل أعمق، نظراً لصعوبة الوصول إلى أدمغة المرضى الأحياء لدراسة بروتينات تاو وأميلويد-بيتا.