Simuleringer viser, hvordan beta-amyloid kan dræbe neurale celler

Beta-amyloid peptider, proteinfragmenter, der dannes naturligt i hjernen og klumper sig til plaques hos patienter med Alzheimers sygdom, menes at være ansvarlig for neurondød, men det har ikke været klart, hvordan stofferne dræber celler. Nu, en videnskabsmand fra Purdue University har vist gennem computersimuleringer, at beta-amyloid kan akkumuleres for at dræbe neurale celler ved at bore huller i dem.

Resultaterne er de første, der viser, hvordan beta-amyloid danner porerne, der dræber neurale celler hos patienter, der er ramt af Alzheimers sygdom, og foreslår mål, der kan tilbyde nye behandlinger.

Ganesan Narsimhan, professor ved Institut for Jordbrugs- og Biologisk Teknik, bruger simuleringer til at forstå, hvordan antimikrobielle peptider produceret af insekter beskytter dem mod skadelige mikroorganismer. Han har fundet ud af, at disse antimikrobielle peptider danner aggregater og borer ind i cellerne fra fødevarebårne patogener. skabe porer, der tillader intracellulær væske at lække, derved, dræber cellerne og afhjælper truslen om madforgiftning. Da proteiner og peptider er normale bestanddele i alle fødevarer, at arbejdet lover at skabe "grønne" fødevaresikkerhedsprodukter, såsom spray til ferskvarer og emballagefilm.

Narsimhan vidste, at antimikrobielle peptider skulle danne små klynger for at dræbe patogene celler, og han bemærkede, at mens beta-amyloid alene ikke forårsager celledød, dannelse af beta-amyloidaggregater kunne. Han satte sig for at afgøre, om beta-amyoild og mikrobielle peptider fungerede på lignende måder til at dræbe celler.

Narsimhan fokuserede på Aβ 1-42, da en ubalance i koncentrationen af ​​dette peptid er forbundet med Alzheimers celledød. I samarbejde med Xiao Zhu, en seniorforsker for informationsteknologi ved Purdue Research Computing, Narsimhans forskningsgruppe udførte computersimuleringer, der viste, at et enkelt Aβ 1-42 peptid ikke havde nogen effekt på neurale celler, men i grupper på tre eller fem, kaldet oligomerer, de er i stand til at trænge ind i cellemembranen og danne små porer og dræbe neurale celler.

"Aggregeringen af ​​disse peptider er en forløber for penetration af neuralcellen, fører til dannelse af en pore, " sagde Narsimhan, hvis resultater blev offentliggjort som forsidehistorie i marts-udgaven af ​​tidsskriftet Fysisk kemi Kemisk fysik . "Dette viser, at dannelsen af ​​et aggregat er et væsentligt skridt i indtrængning og dannelse af porer, der fører til neural celledød. Det er, hvad der sker ved Alzheimers sygdom."

Simuleringer af andre beta-amyloidpeptider og eksperimenter er nødvendige for at bekræfte betydningen af ​​disse fund i hjernen. Men arbejdet tyder på, at neural celledød i Alzheimers sygdom kan bremses eller stoppes med behandlinger, der hæmmer dannelsen af ​​disse giftige beta-amyloid peptidaggregater.

"Kurlen eller terapien mod Alzheimers og andre neurodegenerative sygdomme kan ligge i at forhindre dannelse af oligomerer i væsken i hjernen, " sagde Narsimhan.