Уникальное открытие профессора Еврейского университета – путь к разработке новых целевых методов лечения неврологических расстройств
Профессор Еврейского университетета, доктор Амаль Хаятам, разработал инновационный метод масс-спектрометрии, который в сочетании с вычислительной биологией позволил совершить несколько научных прорывов в области исследования мозга и ведёт к разработке новых методов терапии неврологических заболеваний.
Диоксид азота (NO) – важная сигнальная молекула, регулирующая работу различных органов, в том числе головного мозга. S-нитрозилирование (SNO), процесс изменения белка кислородным азотом, который включает его связывание с концом аминокислоты, называемой цистеином, является основным механизмом передачи сигналов в нервной клетке. Доктор Амаль Хаятам, руководитель лаборатории передачи сигналов и трансляционной медицины медицинского факультета Еврейского университета, несколько лет назад во время своей постдокторской стажировки в Массачусетском технологическом институте разработал метод масс-спектрометрии, который характеризует материалы по их массе и идентифицирует белки, подвергшиеся процессу SNO. В сочетании с вычислительной биологией этот метод недавно привел к двум прорывам в исследованиях мозга, опубликованных в журналах Biomedicines и Scientific Reports.
Первое исследование, опубликованное в Biomedicines, впервые выявило значительные гендерные различия в биологических функциях, на которые влияют NO и SNO, в коре головного мозга мышей. Большинство экспериментальных исследований проводится на животных-самцах, хотя между самцами и самками существуют значительные различия в механизмах передачи сигналов. Чтобы выявить различия, доктор Хаятам и его команда использовали метод, который он разработал, в сочетании с вычислительной биологией. В результате исследование показало, что SNO вызывает значительные изменения в различных нейронных и синаптических процессах у самок мышей – в отличие от клеточных процессов, на которые влияет SNO у самцов мышей. «Мы изучили молекулярные и биологические процессы у обоих полов и обнаружили существенные различия между процессами, на которые влияет SNO у представителей мужского и женского пола. Это исследование дает нам представление о роли процесса S-нитрозилирования у мужчин и женщин, предоставляя убедительные доказательства гендерных различий во многих биологических процессах и сигнальных путях, что откроет направления будущих исследований на тему различий между мужчинами и женщинами при неврологических расстройствах,» — говорит доктор Хаятам.
Метод масс-спектрометрии, разработанный доктором Хаятамом, помог ему совершить ещё один порыв в обнаружении изменений, связанных со старением мозга. Старение клеток зависит от скорости накопления окислительного повреждения и азота в ДНК и белках. Совокупные данные указывают на участие белков в процессе SNO при различных заболеваниях мозга. Но участие SNO в процессе развития мозга от раннего до взрослого вохзраста и его старении до сих пор неизвестно. В исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, доктор использовал свой метод для изучения всех белков, которые прошли процесс SNO у молодых и взрослых мышей как в области коры головного мозга, так и в полосатом теле (область мозга, которой приписывают роль планирования и контроля движений, а также участия в других когнитивных процессах). «Обширный количественный анализ выявил большое разнообразие белков, которые потенциально могут быть возбудителями болезней. Их количество значительно возросло у взрослых мышей,» — говорит доктор Хаятам. «Наш подход в сочетании с комплексной вычислительной биологией позволил систематизировать и определить ключевые белки и биологические процессы, которые могут служить мишенями для лекарств от старения и связанных с ним заболеваний мозга в будущих исследованиях».
«Метод масс-спектрометрии, который мы разработали, вместе с инструментами вычислительной биологии, биохимии, фармакологии и наблюдениями за поведением, уже привел к ряду прорывов в области изучения аутизма и болезни Альцгеймера. Он поможет сделать более эффективной и точной также разработку лекарств против неврологических заболеваний». — добавил доктор Хаятам.
