Биотин, митохондрии и деменция: исследования показывают связь

Биотин, митохондрии и деменция: исследования показывают связь

По любым меркам жизнь на основе углерода происходит от карбоксилирования. То есть соединение атмосферного углекислого газа с сахаром. Карбоксилирование также важно для функционирования митохондрий. В митохондриях есть пять ферментов карбоксилирования, и у них есть одна общая черта – все они управляются ковалентно связанным кофактором биотина.

Биотин также известен как витамин H, названный в честь немецких слов «Haar» и «Haut», которые означают волосы и кожу. Это было связано с тем, что даже незначительный недостаток вызывает истончение волос, кожную сыпь или ломкость ногтей. Новое исследование, только что опубликованное в PNAS , теперь показывает, что некоторые формы тяжелой нейродегенерации, такие как лобно-височная деменция, наблюдаемая при болезни Альцгеймера и Паркинсона, могут напрямую возникать из-за недостатка биотина.

Авторы обнаружили это, глядя на плодовых мушек с деменцией. Прежде чем кто-то посмеется, плодовые мушки действительно могут стать хорошей моделью болезни Альцгеймера или других болезней, если им дать правильные гены . Человеческие версии дефектных генов MAPT (tau) вызывают у этих мух таупатии, похожие на те, которые возникают в нашем собственном мозгу. Чтобы глубже изучить нейротоксичность тау-белка, они изучили более 7000 генов мух в прямом генетическом скрининге, прежде чем сосредоточить внимание на одном значительно модифицированном токсическом действии мутанта tauR406W. Этот ген, Btnd, кодирует фермент биотинидазу, который извлекает биотин из пищевых источников или перерабатывает его из использованных ферментов.

Биотин приходит к нам в форме биоцитина, который представляет собой просто биотин, связанный с лизином. Btnd отщепляет биотин от биоцитина или от его присоединения к лизину в карбоксилазах. Когда Btnd также был искалечен на мухах, их слабоумие ухудшилось. Более того, их митохондрии также деформировались и удлинялись. Исследователи смогли исправить все эти эффекты, просто добавив биотин, что позволяет предположить, что некоторые люди с деменцией могут получить аналогичную пользу. Они также смогли собрать воедино механизм, который функционально связывает тау и Btnd.

Хотя своенравные варианты тау-белка часто наносят ущерб цитоплазме нейронов, слипаясь в гиперфосфорилированные клубки, другие изоформы тау локализуются внутри ядра, где они могут нарушать организацию гетерохроматина. Гетерохроматин состоит в основном из плотно свернутых сегментов хромосом, в которых неактивные гены плотно уложены вместе. Нарушение этих упорядоченных структур, вероятно, приведет к аберрантной экспрессии многих генов. В данном случае ген Brnd в p-полосе в области 25 хромосомы 3, по-видимому, имеет один особенно уязвимый локус.

Ссылка на основную публикацию