மெத்திலீன் ப்ளூ, டாவ், அமிலாய்டு: புரத அகற்றல் செயல்முறைகள் ஏன் வேறுபடுகின்றன

அல்சைமர் நோயுடன் தொடர்புடைய புரதங்களை மெத்திலீன் ப்ளூ என்ன செய்கிறது என்று கேட்டால், நிபந்தனைகளுடன் கூடிய மூன்று பதில்களுக்குப் பதிலாக ஒரே உறுதியான பதிலைக் கேட்பீர்கள். சோதனைக் குழாயில், டாவ் தன்னுடன் தானே ஒட்டிக்கொள்வதை அது தடுக்கிறது. ஓர் எலி மாதிரியில், டாவை மாற்றாமல் கரையக்கூடிய அமிலாய்டைக் குறைக்கிறது. மற்றொரு மாதிரியில், அமிலாய்டை உருவாக்கும் நொதியின் செயல்பாட்டைக் குறைக்கிறது. இவை ஒவ்வொன்றும் உண்மையான கண்டுபிடிப்புகள். ஆனால் எதுவுமே முழுப் படத்தை அளிப்பதில்லை; இவை அனைத்தும் ஒரே விலங்கில் ஒரே நேரத்தில் நிகழ்வதுமில்லை. ஒரு பரிசோதனையின் முடிவு மற்றொன்றுக்கான ஆதாரமாக மேற்கோள் காட்டப்படுவதைத் தவிர்க்க, இந்தக் கட்டுரை மூன்றையும் தனித்தனியாக விளக்குகிறது.

உயிரணுக்களுக்குள் மெத்திலீன் ப்ளூ எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை விரிவாக அறிய விரும்பும் வாசகர்கள் அங்கே தொடங்கலாம். இவற்றில் ஏதேனும் நோயாளிகளுக்கு உதவியதா என்பதை அறிய விரும்புவோர் அல்சைமர் நோயில் மருத்துவ ஆய்வுகளின் பதிவை படிக்க வேண்டும்; மனிதர்களில் நடத்தப்பட்ட ஆய்வுகளின் முடிவுகள் அங்கே இடம்பெறுகின்றன. அந்தப் பதிவை இந்தக் கட்டுரை மீண்டும் விவரிப்பதில்லை.

டாவ் குறித்த கண்டுபிடிப்பு திரட்சி சோதனைகளுக்குரியது

இந்த மூன்று ஆய்வுப் பாதைகளில் மிகப் பழமையானது, நரம்பு நார்ச்சிக்கல்களை உருவாக்கும் புரதமான டாவ் பற்றிய உயிரணுக்கள் இல்லாத பரிசோதனைகளிலிருந்து வந்தது. டாவ்-டாவ் பிணைப்பு சோதனையில், டாவ் துண்டுகள் இணைந்து ஜோடி சுருள் இழைகளாக உருவாகின்றன. மெத்திலீன் ப்ளூ உள்ளிட்ட பீனோதையசீன் சாயங்கள், குறைந்த micromolar செறிவுகளில் அந்த உருவாக்கத்தைத் தடுக்கின்றன. பிற்கால உயிர்வேதியியல் ஆய்வுகள் இதற்கு ஒரு வேதியியல் விளக்கத்தை அளித்தன: சாயம் டாவில் உள்ள சிஸ்டீன் எச்சங்களை ஆக்சிஜனேற்றுகிறது. இது டாவின் ஒற்றை மூலக்கூறு வடிவத்தை நிலைப்படுத்தி, இல்லையெனில் வளரும் சிறுநார் இழைகளைத் தடுக்கிறது. டாவ் திரட்சியைத் தடுப்பதாக அறிக்கையிடப்பட்ட செறிவுகள் தோராயமாக ஒற்றை இலக்கத்திலிருந்து சில பத்துகள் வரையிலான micromolar அளவில் உள்ளன. தொடர்ந்து வரும் அனைத்தையும் புரிந்துகொள்வதற்கு இந்த வரம்பு முக்கியமானது.

இது எத்தகைய கூற்று என்பதைக் கவனியுங்கள். டாவ் உற்பத்தி, உயிருள்ள மூளையில் டாவ் பாஸ்போரிலேற்றம் அல்லது டாவ் அகற்றல் பற்றி இது எதுவும் கூறுவதில்லை. சோதனைக் குழாயில் வரையறுக்கப்பட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ், ஆக்சிஜனேற்றப்பட்ட சாயம் டாவ் ஒன்றன்மேல் ஒன்று அடுக்கப்படுவதைத் தடுக்கிறது என்பதே இதன் பொருள். இது துல்லியமான, குறுகிய வரம்புடைய, பயனுள்ள முடிவு. இதை விரிவுபடுத்தி, மெத்திலீன் ப்ளூ டாவ் சார்ந்த நோயியல் மாற்றங்களை அகற்றுகிறது என்ற பொதுவான கூற்றாக மாற்றும்போதுதான் சிக்கல் தொடங்குகிறது; ஏனெனில் விலங்கு ஆய்வுத் தரவுகள் அந்த விளக்கத்துடன் ஒத்துப்போவதில்லை.

புரோட்டியசோம் குறித்த கண்டுபிடிப்பு 3xTg-AD எலிகளுக்குரியது; அது அமிலாய்டையும் டாவையும் வேறுபடுத்தியது

அளவிடப்பட்ட விளைவுகளுக்கிடையிலான வேறுபாட்டை மிகத் தெளிவாகக் காட்டிய பரிசோதனை, அல்சைமருடன் தொடர்புடைய மூன்று மரபணு மாற்றங்களைக் கொண்ட எலிகளில் நடத்தப்பட்ட 16 வார உணவு ஆய்வு ஆகும். ஆறு மாத வயதிலிருந்து இந்த விலங்குகள் மெத்திலீன் ப்ளூ கலந்த தீவனத்தை உண்டன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரே நேரத்தில் மூன்று அம்சங்களை அளவிட்டனர்: புரோட்டியசோம், அமிலாய்டு அளவுகள், டாவ்.

புரோட்டியசோமில் மாற்றம் ஏற்பட்டது. கைமோட்ரிப்சின் போன்ற செயல்பாடு தோராயமாக நான்கில் ஒரு பங்கும், ட்ரிப்சின் போன்ற செயல்பாடு தோராயமாகப் பாதியளவும் அதிகரித்தன. மூன்றாவது வினையூக்கச் செயல்பாட்டில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் ஏற்படவில்லை. கரையக்கூடிய அமிலாய்டு-பீட்டா 40 மற்றும் 42 ஒவ்வொன்றும் தோராயமாக நான்கில் ஒரு பங்கு குறைந்தன. முன்னோடிப் புரதமும் அதன் செயலாக்கத் துண்டுகளும் மாறாததால், உற்பத்தி குறைந்ததற்குப் பதிலாக அகற்றல் அதிகரித்ததே இதற்குக் காரணம் என்று ஆய்வாசிரியர்கள் கருதினர். நீர்ப் புதிர்ப்பாதையின் சோதனை ஓட்டத்தில் கற்றலும் நினைவாற்றலும் மேம்பட்டன.

ஆனால் மற்ற விளைவுகள் இதிலிருந்து வேறுபட்டன. கரையாத அமிலாய்டு மாறவில்லை. அமிலாய்டு படிவுகளுக்கான சாயமிடல் முடிவுகள் மாறவில்லை. மொத்த மனித டாவ் அளவும், த்ரியோனின் 181-இல் பாஸ்போரிலேற்றப்பட்ட டாவ் அளவும் மாறவில்லை; டாவ் தவறான இடங்களில் காணப்படுவதும் மாறவில்லை. மைட்டோகாண்ட்ரியா சார்ந்த அளவீடுகளும் மாறவில்லை: சைட்டோகுரோம்-c ஆக்சிடேஸ் செயல்பாடு, ஆக்சிடேஸ் புரதம் அல்லது ATP ஆகியவற்றில் குறிப்பிடத்தக்க விளைவு இல்லை. எனவே, இந்த மாதிரியிலும் இந்த வழங்கல் முறையிலும், மெத்திலீன் ப்ளூ மூன்று புரோட்டியசோம் செயல்பாடுகளில் இரண்டை அதிகரித்தது, கரையக்கூடிய அமிலாய்டைக் குறைத்தது, ஓர் நடத்தை அளவீட்டை மீட்டெடுத்தது. ஆனால் டாவ் சார்ந்த அளவீடுகள், கரையாத அமிலாய்டு, பரிசோதிக்கப்பட்ட மைட்டோகாண்ட்ரியா சார்ந்த அளவீடுகள் ஆகியவை இருந்தபடியே இருந்தன.

ஒரு எச்சரிக்கை இந்தக் கருத்தை பலவீனப்படுத்தாமல் மேலும் தெளிவாக்குகிறது. பரிசோதிக்கப்பட்ட வயதில் இந்த எலிகளில் டாவ் திரட்சிகள் இன்னும் உருவாகவில்லை. ஆகவே, டாவ் சிக்கல்களுக்கு எதிராக மெத்திலீன் ப்ளூ செயல்படவில்லை என்பதை இந்தப் பரிசோதனை நிரூபிக்க முடியாது. அளவிடப்பட்ட டாவ் சார்ந்த விளைவுகள் மாறாதபோதும் கரையக்கூடிய அமிலாய்டு குறையலாம் என்பதையே இது காட்டுகிறது. ஒரு புரதத்தில் மாற்றம் ஏற்பட்டாலும் மற்றொன்றில் ஏற்படவில்லை என்ற இத்தகைய முடிவுதான் இந்தத் தலைப்புக்குத் தேவை. மெத்திலீன் ப்ளூவால் புரோட்டியசோம் செயலூக்கம் பெறும்போது நோயின் அடையாளமாகக் கருதப்படும் இரு புரதங்களும் ஒன்றாக அகற்றப்படுகின்றன என்று நம்பியிருந்தால், அந்தப் புரிதலை இந்த ஆய்வு திருத்துகிறது.

அமிலாய்டு உற்பத்தி குறித்த கண்டுபிடிப்பு வயதான PSAPP எலிகளுக்குரியது; அது முந்தைய செயல்முறைக்கு முரண்படுகிறது

வேறொரு ஆய்வுக் குழு, வேறொரு மாதிரி, உற்பத்திப் பாதையின் தொடக்கத்தில் என்ன நடக்கிறது என்பதற்கு எதிர்மாறான விளக்கம். 15 மாத வயதுடைய PSAPP எலிகளில் குழாய் வழியாக வயிற்றுக்குள் வழங்கி நடத்தப்பட்ட மூன்று மாத ஆய்வில், தினமும் வாய்வழியாக வழங்கப்பட்ட 3 mg/kg அளவு, மூளையின் பல பகுதிகளில் அமிலாய்டு படிவுச் சுமையைத் தோராயமாக மூன்றில் ஒரு பங்கு முதல் பாதி வரை குறைத்தது. பிரத்யேகச் சோதனையால் அளவிடப்பட்ட ஒலிகோமர்கள் உட்பட பல அமிலாய்டு பிரிவுகளையும் குறைத்தது. ஆனால் இங்கே முன்மொழியப்பட்ட செயல்முறை விரைவான அகற்றல் அல்ல, குறைந்த உற்பத்தி: மூளையில் BACE1 புரதம் குறைந்தது, அதன் விளைபொருளான C99 குறைந்தது, தூது RNA குறையவில்லை. இது மரபணு வெளிப்பாடு குறைந்ததைவிட புரத நிலையில் ஏற்பட்ட விளைவைச் சுட்டுகிறது.

உயிரணு ஆய்வுகள் இந்த விளக்கத்தை மேலும் வலுப்படுத்தின. மறுசேர்க்கை நொதியைப் பயன்படுத்திய உயிரணுக்கள் இல்லாத சோதனையில், மெத்திலீன் ப்ளூ நேரடியாக BACE1-ஐத் தடுத்தது. மனித அமிலாய்டு முன்னோடிப் புரதத்தை வெளிப்படுத்தும் ஹாம்ஸ்டர் கருப்பை உயிரணுக்களில், 1.56 micromolar போன்ற குறைந்த செறிவுகளிலேயே சுரக்கப்பட்ட அமிலாய்டு 40 மற்றும் 42 குறைந்தன; முன்னோடிப் புரதம் மட்டும் மாறாமல் இருந்தது. இதை முந்தைய ஆய்வுடன் ஒப்பிடுங்கள்: அங்கே முன்னோடிப் புரதத்தின் செயலாக்கத் துண்டுகள் மாறவில்லை; அகற்றலே காரணமாகக் கருதப்பட்டது. இவை இரண்டும் ஒரே பொதுவான செயல்முறையை விவரிக்க முடியாது, ஏனெனில் மாதிரிகள், வயதுகள், வழங்கப்பட்ட அளவுகள், வழங்கல் வழிகள், கால அளவுகள் வேறுபடுகின்றன. அதுவே முக்கியம். மெத்திலீன் ப்ளூவின் அமிலாய்டு விளைவுகள் ஒரு பரிசோதனை அமைப்பில் உற்பத்தி வழியாகவும், மற்றொன்றில் அகற்றல் வழியாகவும் ஏற்படுகின்றன. அந்த அமைப்பைக் குறிப்பிடாமல் எந்த முடிவை மேற்கோள் காட்டினாலும் அது தவறாக வழிநடத்தும்.

ஒரே வேதியியல், பல இலக்குகள்: சிஸ்டீன் ஆக்சிஜனேற்றம் ஏற்படுத்தும் இணைப்பு

ஒரே ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வேதியியல், தொடர்பில்லாத புரத ஆய்வுகளில் எவ்வாறு வெளிப்படலாம் என்பதை மூன்றாவது ஆய்வுப் பாதை விளக்குகிறது. காஸ்பேஸ் தடுப்பு குறித்த ஓர் உயிர்வேதியியல் ஆய்வில், மெத்திலீன் ப்ளூ காஸ்பேஸ்-6-இன் வினையூக்க சிஸ்டீனை சல்ஃபீனிக் அமிலமாக ஆக்சிஜனேற்றி அதைச் செயலிழக்கச் செய்தது. இது நிறை நிறமாலையியல் மூலம் உறுதிசெய்யப்பட்டது; பாதி-அதிகபட்ச விளைவை ஏற்படுத்திய செறிவு சுமார் 10.6 micromolar ஆக இருந்தது. காஸ்பேஸ்-3-உம் இதேபோன்ற செறிவில் தடுக்கப்பட்டது. ஆய்வாசிரியர்கள் இதை டாவ் ஆய்வுகளுடன் வெளிப்படையாக இணைத்தனர்: டாவை ஒற்றை மூலக்கூறு வடிவத்தில் வைத்திருக்க முன்மொழியப்பட்ட அதே சிஸ்டீன் ஆக்சிஜனேற்ற வேதியியல், ஒரு சிஸ்டீன் புரதச்சிதைப்பு நொதியைச் செயலிழக்கச் செய்யலாம். பயனுள்ள செறிவு வரம்புகளும் ஒன்றுடன் ஒன்று ஒத்துப்போகின்றன.

இது நேர்த்தியான விளக்கம்; அதே நேரத்தில் ஓர் எச்சரிக்கையும் ஆகும். வெளிப்பட்டுள்ள சிஸ்டீன்களை ஆக்சிஜனேற்றும், ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்கச் செயல்பாடுள்ள ஒரு மூலக்கூறுக்கு, அது செயல்படும் எந்தச் செறிவிலும் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட இலக்குகள் இருக்கும். டாவ் திரட்சிப் பிரிப்பு, காஸ்பேஸ் செயலிழப்பு, மேலும் பிற விளைவுகள் ஆகியவற்றில் ஒரே வேதியியல் செயல் வெவ்வேறு இலக்குகளில் நிகழலாம். பொதுவான அந்தச் செயல், இந்தக் கண்டுபிடிப்புகளை ஒன்றுக்கொன்று மாற்றாகப் பயன்படுத்தலாம் என்று பொருள்படாது. எந்த இலக்கு முக்கியமானது என்பதை அளவும் சூழலும் தீர்மானிக்கின்றன என்பதே அதன் பொருள். சிஸ்டீனைச் சார்ந்த ஒரு செயல்முறையை இலக்காகக் கொண்டு நீண்டகாலம் வழங்குவது, மற்ற செயல்முறைகளையும் பாதிக்கலாம்; காஸ்பேஸ் ஆய்வாசிரியர்கள் இந்தக் கருத்தை நேரடியாக எழுப்பினர். மெத்திலீன் ப்ளூவின் ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வேதியியல் அதன் இலக்குகளை எவ்வாறு தேர்ந்தெடுக்கிறது, புரோட்டியசோம் செயலூக்கம் மற்ற திரண்ட புரதங்களுக்கு என்ன பொருள்படும், நீண்டகால வழங்கல் இலக்குகளின் தொகுப்பை மாற்றுகிறதா போன்ற தொடர்புடைய கேள்விகள் ஒவ்வொன்றும் தனித்தனியாக ஆராயப்பட வேண்டியவை.

அளவிடப்பட்ட விளைவுகளின்படி செயல்முறைகள்: எந்தக் கண்டுபிடிப்பு எந்த மாதிரிக்குரியது

அட்டவணையை வரிசை வரிசையாகப் படித்தால் அதன் பாடம் தெளிவாகும். எந்த ஒரு வரிசையும் எல்லா நெடுவரிசைகளிலும் மாற்றத்தைக் காட்டுவதில்லை. அமிலாய்டு உற்பத்தி குறித்த மிக வலுவான முடிவு, புரோட்டியசோமைச் சோதிக்கவே செய்யாத ஆய்விலிருந்து வருகிறது. புரோட்டியசோம் குறித்த மிக வலுவான முடிவு, முன்னோடிப் புரதத்தின் செயலாக்கத்தில் எந்த மாற்றமும் ஏற்படாத ஆய்விலிருந்து வருகிறது. டாவ் குறித்த முடிவுகள் பெரும்பாலும் சோதனைக் குழாய்களிலும், இலக்காகக் கொள்ளப்படாத நொதிகளிலும் செயல்படும் பொதுவான வேதியியலிலும் உள்ளன. இந்த நெடுவரிசைகளை ஒன்றிணைத்து, நோயியல் புரதங்களை ஒரு வகையாக மெத்திலீன் ப்ளூ அகற்றுகிறது என்று யாராவது கூறினால், அவர்கள் நடத்தப்படாத ஒரு பரிசோதனைக்கான மதிப்பாய்வையே எழுதுகின்றனர்.

இந்த ஒழுங்கான அணுகுமுறை நோயாளிகளுக்கும் பொருந்தும். இந்தச் செயல்முறைகள் அனைத்தும் சேர்ந்து மருத்துவப் பயனை அளிக்கின்றனவா என்பது தனிக் கேள்வி; அதற்கென்று தனி ஆய்வுகளும் முடிவுகளும் உள்ளன. அதற்கான பதில் இங்கே அல்ல, அல்சைமர் குறித்த மருத்துவ ஆதாரங்களில் வழங்கப்படுகிறது.