Wissenschaftler der Universität Nijmegen und der Universität Twente in den Niederlanden haben herausgefunden, dass eine komplexe intrazelluläre Umgebung zu gefährlichen Proteinaggregaten beitragen kann, die zur Alzheimer-Krankheit beitragen. Eine Schlüsselrolle bei diesem Mechanismus spielen winzige Koazervat-Tröpfchen, die potenziell krankheitserregende Proteine auf ihrer Oberfläche ansammeln. Dies wird in einem Artikel berichtet, der in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde.

Es ist bekannt, dass in der intrazellulären Umgebung infolge der Trennung flüssiger Phasen Koazervattropfen oder Nichtmembranorganellen (NMOs) gebildet werden - flüssigkeitsähnliche Tropfen, die aus Proteinen und Nukleinsäuren bestehen. Zu solchen Organellen gehören zum Beispiel die Nukleolen, Cajal-Körperchen im Zellkern und Stress-Granula im Zytoplasma. Es gibt keine physikalische Barriere zwischen Nicht-Membran-Organellen und der umgebenden Lösung, was es ihnen ermöglicht, verschiedene Komponenten auszutauschen und schnell auf äußere Veränderungen zu reagieren.

Verwandte Materialien: Die spontane Entstehung aller Lebewesen wurde bewiesen 7. März 2017BaumwolltropfenDer Ursprung des Lebens wurde ohne die Beteiligung Gottes erklärt 2. Mai 2017

Es wurde gezeigt, dass die Trennung flüssiger Phasen an sich möglicherweise zur Bildung von Aggregaten aus pathogenen Proteinen beitragen kann, die mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung stehen – Beta-Amyloide und Tau. Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass das amyloidogene Protein α-Synuclein (αSyn) in einer Lösung von Polyethylenglykol nicht nur unter Bildung von "Tröpfchen" kondensieren kann, sondern sich anschließend auch potentiell pathogene Aggregate bilden können. Im Inneren lebender Zellen gibt es jedoch Membranen und andere Organellen, die die Aggregation sowohl fördern als auch hemmen können.

Es gibt auch einen allgemeineren Mechanismus, bei dem Proteintröpfchen Moleküle ansammeln, deren durchschnittliche Konzentration in der Zelle gering ist. In der neuen Arbeit zeigten die Wissenschaftler, wie verschiedene Koazervat-Tröpfchen die αSyn-Aggregation und ihre Geschwindigkeit beeinflussen, indem sie Ribonukleoprotein (RNP)-Granulate verwendeten, die RNA und argininreiche Peptide enthielten; heterotypische Kondensate, die unstrukturierte Polypeptide enthalten; und aktive Tröpfchen, die kleine Moleküle enthalten.

Experimente haben gezeigt, dass die Akkumulation von αSyn innerhalb oder auf der Oberfläche von Koazervaten im Vergleich zu einer homogenen Lösung immer zu einer verstärkten Aggregation führt. Somit kann die Adhäsion von pathogenen Proteinen, die mit der Alzheimer-Krankheit assoziiert sind, an NMOs zu ihrer beschleunigten Aggregation zu Amyloid-Plaques und -Fibrillen beitragen, was das Fortschreiten von neurodegenerativen Erkrankungen verursacht. In einigen Fällen könnten Koazervattropfen jedoch die Aggregation von Proteinen verlangsamen, was durch die relative Stabilisierung der Struktur der letzteren erklärt wird.