Археологи за последние десятилетия обнаружили свыше 4400 хорошо сохранившихся человеческих мозгов возрастом до 12 тыс. лет. В 1300 случаях мозг оказался единственной мягкой тканью, уцелевшей внутри скелета. Чаще всего такие находки встречаются в захоронениях с высокой влажностью и низким содержанием кислорода, однако механизм этого явления долгое время оставался неясным. Раскрыть его попытались исследователи из Оксфордского университета.
Чтобы выяснить, какие процессы лежат в основе необычной стойкости мозговой ткани, команда провела серию экспериментов на 72 трупах мышей. Животных поместили в стеклянные банки, смоделировав четыре типа условий захоронения: влажные с высоким и низким содержанием кислорода, а также сухие с высоким и низким уровнем кислорода. На протяжении шести месяцев ученые регулярно отбирали образцы мозговой ткани и анализировали изменения в составе белков и их пептидных фрагментов. Полученные данные легли в основу компьютерных моделей, позволивших проследить индивидуальные траектории распада отдельных белковых структур.
Те же окислительные реакции, которые приводят к разрушению молекул, могут также обеспечивать их стабильность. Анализ показал, что ключевым фактором сохранности выступает уровень кислорода: в условиях высокой влажности и пониженного содержания кислорода формировалось наибольшее количество устойчивых к распаду белковых фрагментов. Напротив, во влажной среде с обилием кислорода количество обнаруживаемых белков резко снижалось уже к шестому месяцу.
Ученые установили, что уцелевшие белковые фрагменты не случайны — они обладают высокоупорядоченной структурой с преобладанием бета‑листов, представляющих собой плоские, плотно упакованные складки, способствующие сохранению формы молекул. Кроме того, в этих фрагментах присутствовали участки, взаимодействующие с металлами и жирами. Авторы предполагают, что в бескислородной среде химические реакции связывают такие фрагменты в более стабильную сеть, причем металлы — например, железо — могут выступать катализаторами этих процессов, повышая устойчивость тканей к разложению.
Неожиданным результатом работы стало обнаружение структурных параллелей между устойчивыми белковыми образованиями в древних мозгах и скоплениями белков, характерными для нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера. Хотя деградация тканей после смерти и патологические процессы при старении принципиально различаются, их объединяют схожие химические механизмы. Это открытие может помочь лучше понять природу аномальной стабильности белков при нейродегенеративных состояниях и пролить свет на фундаментальные закономерности поведения белковых молекул в разных условиях.
Ранее Наука Mail рассказывала, что раскрыта причина разной уязвимости участков мозга к болезням.