Beeta-sekretaasi

Beeta-sekretaasi kuuluu proteaasiperheeseen. Se osallistuu beeta-amyloidin muodostumiseen, joka hoitaa tärkeitä tehtäviä tiedon välittämisessä aivoissa. Samaan aikaan beeta-sekretaasilla ja beeta-amyloidilla on tärkeä rooli Alzheimerin taudin kehittymisessä.

Mikä on Beta Secretase?

Beetasekreaasi kuuluu proteaasien ryhmään, joka jakaa proteiineja tietyissä kohdissa. Se sijaitsee endoplasmisen retikulumin kalvossa ja Golgi-laitteessa. Niiden aktiivinen keskusta sisältää kaksi aspartaattitähdettä.

Tämä aktiivinen keskus sijaitsee ylimääräisellä kalvon alueella. Beeta-sekretaasi tunnetaan myös aspartaattiproteaasina. Aktiivisessa muodossaan se on dimeeri, ja beeta-sekretaasin lisäksi on myös alfa- ja gamma-sekretaaseja. Kaikki kolme proteaasia hajottavat APP-proteiinin (amyloidiprekursoriproteiini). Beeta-amyloidit muodostuvat beeta- ja gamma-sekretaasin aikana. APP: n tarkkaa toimintaa ei vielä tunneta. Amyloideilla näyttää kuitenkin olevan tärkeä rooli tiedon siirtämisessä. Tunnetaan kuitenkin paremmin, että beetaamyloideilla on tärkeä rooli Alzheimerin taudin kehittymisessä. Ne voidaan talletella aivoihin amyloidina plakkina.

Toiminto, vaikutukset ja tehtävät

Beeta-sekretaasin tehtävänä on hajottaa APP-proteiini beeta-amyloideiksi. On olemassa kaksi beeta-amyloidiä, jotka tunnetaan nimellä amyloid-beeta 40 ja amyloid-beeta 42. Ne luodaan kahden entsyymin, beeta-sekretaasin ja gamma-sekretaasin, avulla. Beeta-amyloideilla on antimikrobinen vaikutus.

Samanaikaisesti ne osallistuvat hermokuitujen myeliinikoteloiden rakentamiseen. Amyloidit ovat kuitenkin myös neurotoksisia. Ne muodostavat aivoissa ns. Amyloiditautit, jotka voivat johtaa Alzheimerin tautiin. Nämä toksiset plakit syntyvät vasta, kun APP-proteiini pilkotaan ensin beeta-sekretaasilla. Kun alfasekretaasi jakaa ne, muodostuu vesiliukoisia proteiineja, jotka eivät muodosta plakkeja. Tietty määrä beeta-amyloideja on kuitenkin välttämätöntä tiedon siirtämiseksi neuroneihin. Tieteellinen tutkimus on jopa osoittanut, että beetaamyloideilla on keskeinen rooli tiedon välityksessä aivoissa. Prosessien mekanismia ei vielä tunneta riittävästi.

Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot

Beetasekreetasi sisältyy jokaiseen kehon soluun kalvon läpäisevänä komponenttina endoplasmisessa retikulumissa ja Golgi-laitteessa. Normaalissa aineenvaihdunnassa se tuottaa jatkuvasti beetaamyloideja pilkkomalla APP mikrobilääkkeiden torjumiseksi. Beeta-amyloideja ei talleta sinne. Suurin osa proteiinin APP työntyy solusta. Pienempi osa on solussa. Se on ns. Kalvon läpäisevä molekyyli.

Beeta-sekretaasin lisäksi alfa-sekretaasi halkaisee APP-proteiinin myös pienemmiksi, ei-amyloidisiksi molekyyleiksi, jotka ovat kuitenkin vesiliukoisia eivätkä talletu mihinkään. Toisin kuin beeta-amyloidit, alfa-amyloidien muodostamilla proteiineilla on neuroprotektiiviset ominaisuudet. Ne suojaavat aivoja neurotoksisilta plakeilta. Kun beeta-sekretaasi hajottaa APP-proteiinin, vesiliukoinen osa myös jaetaan ensin. Sitten toisena vaiheena gamma-sekretaasi jakaa jäljelle jäävän molekyylin beeta-amyloidiksi ja APP: n solunsisäiseksi domeeniksi.

Sairaudet ja häiriöt

Beeta-sekretaasin merkitys Alzheimerin taudin kehittymisessä on hyvin tiedossa. Kun beeta-amyloidien pitoisuus kasvaa, ne voidaan talletella aivojen amyloidinauhoina. Tämä johtaa neuronien kuolemaan ja siten aivojen surkastumiseen.

Mekanismia, jolla seniilit plakit kehittyvät, ei ole vielä täysin ymmärretty. Beeta-amyloideilla on tärkeitä toimintoja organismissa. Erityisesti heillä on keskeinen rooli tietojenkäsittelyssä. Kuitenkin kun niiden pitoisuus nousee liian korkeaksi, ne laskeutuvat plakkina neuronien väliin. Prekursorin APP jakamiseen on kaksi kilpailevaa polkua. APP joko hajoaa vesiliukoisiksi komponenteiksi alfa-sekretaasilla tai beeta-amyloideiksi beeta- ja gamma-sekretaasilla. Molemmat reaktiot ovat tasapainossa toistensa kanssa. Jos tätä tasapainoa siirretään toisen hajoamispolun hyväksi, kehittyy Alzheimerin tauti.

Useiden mutaatioiden havaittiin olevan syy. Mikään mutaatio, joka vaikuttaa beeta-sekretaasiin, ei kuitenkaan ole merkitystä. Muun muassa geneettisesti muunnettu APP voi lisätä Alzheimerin taudin riskiä. APP-proteiinia koodaa geeni kromosomissa 21. Tämän geenin mutaatio voi johtaa Alzheimerin tautiin. Down-oireyhtymällä on myös lisääntynyt todennäköisyys demention kehittymiseen seniilien plakkien perusteella. APP-proteiinipitoisuus nousee tässä, koska kromosomi 21 on läsnä kolme kertaa. Kaiken kaikkiaan taudin syytä ei ole vielä täysin selvitetty. Geneettisten tekijöiden lisäksi keskustellaan myös aivojen tulehduksellisista prosesseista, prioni-infektioista, diabetestä, korkeasta kolesterolitasosta, traumasta ja ympäristövaikutuksista.

On ehdotettu, että lisääntyneet alumiinipitoisuudet elintarvikkeissa voivat aiheuttaa Alzheimerin taudin. Viime kädessä sairauden ehtona on kuitenkin aina seniilisten amyloidien plakkien muodostuminen beeta-amyloideista. Alzheimerin taudille on ominaista kasvava dementia. Kognitiivinen suorituskyky heikkenee ja päivittäinen toiminta on yhä vaikeampaa selviytyä.

Taudin parantava hoito ei ole vielä ollut mahdollista. Vain sairausprosessia voidaan hidastaa. Tällä hetkellä pyritään kehittämään ns. Beeta-sekretaasin estäjiä. Nämä ovat lääkkeitä, joiden oletetaan estävän beeta-sekretaasin aktiivisuutta Alzheimerin taudin tautiprosessin pysäyttämiseksi. Toistaiseksi markkinoilla ei ole beeta-sekretaasin estäjiä. Vastaava lääkekehitys on vielä varhaisessa vaiheessa. Yleisten arvioiden mukaan Alzheimerin tautia torjuvan lääkkeen odotetaan tulevan aikaisintaan vuodesta 2018.