Forskere udvikler en ny måde at studere neurodegenerative sygdomme på

Nogle proteiner i celler kan adskilles i små dråber som oliedråber i vand, men fejl i denne proces kan ligge til grund for neurodegenerative sygdomme i ældre menneskers hjerner. Nu, Rutgers-forskere har udviklet en ny metode til at kvantificere proteindråber involveret i disse sygdomme.

Den nye teknik, som samtidig kvantificerer overfladespændingen og viskositeten, eller tykkelse, af proteindråber, vil hjælpe videnskabsmænd med at studere, hvordan de ændrer sig, åbner vejen til forbedret forståelse af mekanismerne for disse sygdomme og udviklingen af ​​lægemiddelbehandlinger.

Undersøgelsen vises i tidsskriftet Biofysiske rapporter .

Det Rutgers-ledede hold studerede biomolekylære kondensater, som er væskedråber, der opstår gennem væske-væske faseadskillelse af proteiner og RNA inde i celler i en proces, der ligner hvordan olie danner dråber i vand.

De materielle egenskaber ved disse proteindråber er vigtige, fordi de spiller en afgørende rolle ved neurodegenerative sygdomme, såsom amyotrofisk lateral sklerose (ALS) og Alzheimers og Parkinsons sygdomme. Den grundlæggende idé er, at væskedråber af visse proteiner kan ændre sig til tilstopninger, eller aggregater af molekyler, som er kendetegnende for disse sygdomme.

Overraskende nok, der er ingen veletablerede metoder til at kvantificere materialets egenskaber af disse proteindråber, hovedsagelig fordi de er meget små - omkring en billioner af volumenet af en regndråbe. Forskerne udviklede en ligetil metode, henter inspiration fra, hvordan du drikker gennem et sugerør:Sugetrykket i din mund og den hastighed, som drikken flyder i sugerøret, kan fortælle dig, hvilken egenskab den flydende drik har. Tilsvarende man kan måle proteindråbernes materialeegenskaber ved at se på, hvordan en dråbe bevæger sig ind og ud af spidsen af ​​et lillebitte glasrør kaldet mikropipette.

Forskerne så på dråber af almindelige væsker som olie og vand. Det viser sig, at ekstremt tryk er nødvendigt for at flytte dem ind i en mikropipette for at overvinde den høje overfladespænding af disse væsker i så snæver en passage. Men når først den spænding er overvundet, olie- og vanddråber bevæger sig for hurtigt til at blive fanget på kamera på grund af deres lave viskositet. Forskerne fandt, imidlertid, at proteindråber har den helt rigtige overfladespænding og viskositet, der skal undersøges kvantitativt ved hjælp af en mikropipette.

"Det faktum, at vi kan anvende mikropipette -teknikken til nøjagtigt at måle biomolekylære kondensater fremhæver en stor forskel mellem proteindråber og almindelige væsker:overfladespændingen af ​​proteindråber er tusinder af gange lavere, mens deres viskositet er tusindvis af gange højere end for olie eller vand, " sagde seniorforfatter Zheng Shi, en adjunkt i Institut for Kemi og Kemisk Biologi i Rutgers-New Brunswick.

"Vi kan nu endelig studere på en kvantitativ måde, hvordan proteindråbers materialeegenskaber ændrer sig under neurodegeneration. Vi forventer, at denne teknik vil være bredt anvendelig og løse flere begrænsninger med hensyn til nuværende tilgange. Den vil åbne døre for at optrevle mekanismerne såvel som at lette terapeutiske fremskridt i behandlingen af ​​disse sygdomme."