حدد علماء النقطة الدقيقة التي تصطدم فيها بروتينات الدماغ السليمة بالفوضى المتشابكة التي ترتبط عادة بمرض ألزهايمر. ويأمل الباحثون في جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا (UCSB) في إمكانية استخدام التقنية المختبرية الجديدة وراء هذا الاكتشاف لدراسة المراحل المبكرة "التي لم يسبق لها مثيل" للعديد من الأمراض التنكسية العصبية. وتأتي بروتينات تاو وفيرة في الدماغ البشري. في البداية، تبدو هذه البروتينات مثل قطع صغيرة من الأوتار داخل الخلايا العصبية. عندما تنثني وترتبط مع بعضها بعناصر هيكلية تسمى الأنابيب الدقيقة، فإنها تخلق نوعا من الهيكل العظمي لخلايا الدماغ التي تساعدها على العمل بشكل صحيح. وتعتبر بروتينات تاو المتشابكة بشكل غير طبيعي علامة على العديد من حالات مرض ألزهايمر، وليس كلها. وفي هذه الحالة المعقدة، والمعروفة باسم التشابك الليفي العصبي، يُشتبه في أن بروتينات تاو تخنق الخلايا العصبية من الداخل إلى الخارج، وتتداخل مع وظيفة الخلية وتؤدي في النهاية إلى موت الخلية. ويجادل خبراء آخرون بأن تشابك تاو ليست سامة على الإطلاق، ولكنها في الواقع ذات طبيعة وقائية، تنتج استجابة لبعض القضايا الأساسية الأخرى. ويمكن أن تساعد القدرة على مشاهدة تاو أثناء تشابكها في المختبر الباحثين في توضيح دور البروتين في تنكس الدماغ. ويمكن أن يكون أيضا نموذجا رائعا لاختبار العلاجات القادمة. واقترح فريق متعدد التخصصات من العلماء في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو طريقة للقيام بذلك. ومع أقل بقليل من فولت من الكهرباء، أظهر الباحثون أن بإمكانهم إثارة صراعا خارج نطاق السيطرة بين نوع معين من بروتين تاو.

وتم تصميم هذا التيار لتقليد الإشارات الجزيئية التي تتسبب بشكل طبيعي في "طي مفرط" لبروتينات تاو في الدماغ، ما يسمح للباحثين بالمراقبة في الوقت الفعلي بينما تمر بروتينات تاو "نقطة تحول" حرجة وتتحول من الحالة الصحية إلى الحالة المريضة. وعندما يتم عبور هذا الخط، تتشكل التشابكات بسرعة. ويوضح عالم الكيمياء الحيوية دانييل مورس، من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو: "توفر هذه الطريقة للعلماء وسيلة جديدة لتحفيز ومراقبة التغيرات الديناميكية في البروتين في نفس الوقت أثناء انتقاله من الجيد إلى السيئ. نظرا لأنه يمكننا تشغيل العملية وضبطها بدقة، يمكننا استخدام هذا النظام لمعرفة الجزيئات التي يمكن أن تعترض أو تمنع مراحل معينة من الطي والتجميع". وتتضمن بروتينات تاو مجموعة من المتغيرات المتعددة القابلة للذوبان، ولكن النوع المستخدم في الدراسة الحالية يسمى K18، وهو ببتيد أساسي يحتوي على مجال ربط الأنابيب الدقيقة. ومن المثير للاهتمام، أن الباحثين وجدوا أنه عندما تعرض K18 لجهد كهربائي على مدى فترة طويلة من الزمن (لساعات أو أيام)، فقد أدى ذلك إلى صراع سريع لا رجوع فيه. ومع ذلك، حتى بعد 15 دقيقة فقط من التعرض القصير، بدأت بروتينات تاو تتجمع في شكل عقدة، وإن كان من الأسهل فك تشابكها مع الجهد العكسي. وقد تكون هذه علامة على أن صراع تاو يمكن أن يتطور بمرور الوقت، تماما كما يبدو أن أعراض مرض الزهايمر. وكتب الباحثون أن الانتقال من بروتين تاو الصحي إلى بروتين مريض يمكن أن يكون "تدريجيا وليس نتيجة تبديل واحد أو لا شيء". وهذه نظرة ثاقبة مثيرة للاهتمام حول K18، ولكن هناك العديد من أشكال تاو الأخرى التي ترتبط أحيانا بمرض ألزهايمر. ويمكن الآن، من الناحية النظرية، دراسة الطريقة التي تطوي بها هذه البروتينات الأخرى وتتجمع وتداعيات ذلك على نشاط الخلية باستخدام تقنيات مماثلة.

نُشرت الدراسة في مجلة الكيمياء البيولوجية.