Blink, og du vil ikke savne amyloider

Små proteinstrukturer kaldet amyloider er nøglen til at forstå visse ødelæggende aldersrelaterede sygdomme. Aggregater, eller klæbrige sammenklumpede amyloider, danner plaketter i hjernen, og er de vigtigste syndere i udviklingen af ​​Alzheimers og Huntingtons sygdomme.

Amyloider er så små, at de ikke kan visualiseres ved hjælp af konventionelle mikroskopiske teknikker. Et team af ingeniører ved Washington University i St. Louis har udviklet en ny teknik, der bruger midlertidig fluorescens, får amyloiderne til at blinke, eller "blink, "og giver forskere mulighed for bedre at få øje på disse problematiske proteiner.

”Det har været ret svært, at finde en måde at forestille sig dem på en ikke-invasiv måde-ikke ændre den måde, de kommer sammen på-og også finde ud af en måde at forestille dem på lang sigt for at se, hvordan de klumper og danner større strukturer, "sagde Matthew Lew, adjunkt i Preston M. Green Department of Electrical &Systems Engineering på School of Engineering &Applied Science. "Det var fokus for vores forskning."

I øjeblikket, forskere, der søger at visualisere amyloider, bruger store mængder af et fluorescerende materiale til at belægge proteinerne i et reagensglas. Når du bruger et fluorescensmikroskop, amyloiderne lyser. Imidlertid, det vides ikke, hvordan farvestoffer, der er fastgjort permanent, kan ændre amyloidens grundstruktur og adfærd. Det er også svært at skelne nanoskala strukturer i spil ved hjælp af denne bulk eksperimentelle teknik.

Lew, hvis forskningsfokus omfatter superopløselig mikroskopi og enkeltmolekylebilleddannelse, arbejdede sammen med sin tidligere Washington University -kollega Jan Bieschke, nu lektor i hjernevidenskab ved University College i London, at udvikle den nye teknik, der får dem til at blinke. Det kaldes transient amyloidbinding (TAB) billeddannelse.

TAB bruger et standardfarvestof kaldet thioflavin T, men i stedet for at belægge amyloiderne, det holder sig midlertidigt til dem en ad gangen. Effekten er ikke permanent, og amyloiderne udsender lys, indtil farvestoffet løsner sig, giver en markant blinkende effekt. Forskerne var i stand til at bruge et fluorescensmikroskop til at observere og registrere blinkene. De lokaliserede derefter placeringen af ​​hvert blinkende thioflavin og rekonstruerede et superopløst billede af den nøjagtige amyloidstruktur.

"Thioflavin T opførte sig som en gruppe ildfluer, tænder når som helst de kommer i kontakt med amyloidet, "Sagde Bieschke.

"Det vi så var lysglimt over tid, "Sagde Lew." På vores computerskærme, du ville se disse individuelle pletter blinke i rækkefølge. Vi kunne derefter lægge alle disse prikker sammen, giver os et komplet kig på strukturen. Hvis du ikke adskilte dem, du vil se en sløring. "

Teamet testede TAB -teknikken på en række forskellige amyloidstrukturer og var i stand til at rekonstruere billeder til dem alle, over en længere periode og på forskellige faser af aggregering. Deres resultater blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet ChemBioChem .

"Der er en intim forbindelse mellem at se proteinernes struktur og lære, hvordan disse proteiner interagerer med neuroner, "Sagde Lew." I sidste ende, vi har brug for billeddannelsen for at forstå alle de forskellige former og strukturer, som disse proteiner bygger over tid, og hvordan det relaterer til celledød senere. "