Forstå væksten af ​​sygdomsfremkaldende proteinfibre

Amyloidfibriller er aflejringer af proteiner i kroppen, der går sammen om at danne mikroskopiske fibre. Deres dannelse er blevet forbundet med mange alvorlige menneskelige sygdomme, herunder Alzheimers, Parkinsons og type 2-diabetes.

Indtil i dag, videnskabsmænd har ikke været i stand til pålideligt at måle hastigheden af ​​fibrillvækst, da der ikke har været værktøjer, der direkte kunne måle vækstraten i opløsning. Imidlertid, forskere fra UK's University of Bath og ISIS Neutron and Muon Source har nu opfundet en teknik, der gør netop det. Resultater fra deres undersøgelse er offentliggjort i RSC Kemisk Biologi .

"Dette er et vigtigt gennembrud, da information om fibervækst er nøglen til at forstå de sygdomme, der er forbundet med amyloidfibriller, " sagde Dr. Adam Squires fra Institut for Kemi i Bath, og studiemedforfatter. "Ved at vide, hvad der får disse fibre til at vokse hurtigere eller langsommere, eller om de går i stykker, og hvad der får dem til at gå i stykker – med andre ord, forståelse af disse fibre på et molekylært niveau - kan i sidste ende få konsekvenser for forskere, der leder efter behandlinger for disse alvorlige sygdomme. "

Han tilføjede:"Denne nye teknik vil også hjælpe forskere med at undersøge ikke-medicinske roller som proteinfoldning og selvsamling-f.eks. i biologiske processer såsom nedarvning i gær, eller til forskning i nye nanomaterialer."

Hvorfor vækstrate bedst måles i opløsning

De fleste eksperimentelle teknikker til måling af fibrilvækst i opløsning måler kun, hvor hurtigt proteiner generelt omdannes til fibrilt materiale, ikke hvor lang hver fibril er, eller hvor hurtigt den vokser. Andre teknikker måler kun en fibril fastgjort til en overflade såsom glas eller glimmer. Disse forhold afspejler ikke den virkelige biologiske proces, som opstår i opløsning.

Forskere til den nye undersøgelse brugte Small Angle Neutron Scattering (SANS) til at studere væksthastigheden og længden af ​​amyloidfibriller, når de samles i opløsning. Ved at bruge de unikke måder neutroner interagerer med brint og dets isotop deuterium, forskerne var i stand til at bruge 'kontrastmatching' til at gøre alle fibrillerne usynlige for neutroner bortset fra de voksende spidser. Ved at bruge SANS2D-instrumentet på ISIS neutronanlæg, de så disse tips blive længere i realtid. Dette gav en direkte måling af vækstraten, hvilket aldrig var blevet gjort før.

Resultaterne af vækstraten fra denne undersøgelse stemmer overens med værdier estimeret fra andre metoder, hvilket indikerer, at SANS er et egnet værktøj til måling af amyloid fibrilvækst.

Teknikken gjorde det også muligt for forskerne at måle antallet af fibrilleender i en given prøve. Disse oplysninger fortalte dem, hvor mange separate fibre der voksede, og længden af ​​hver enkelt. Skrøbeligheden af ​​fibriller fra forskellige proteiner, og hvor ofte de knækker i kortere fragmenter og blotlægger flere voksende ender, er en vigtig del af puslespillet for at forstå fibrilsygdomsudbredelse.

Ledende forsker Dr. Ben Eves udførte eksperimenterne i Bath som en del af hans ISIS Facility Development-studerende.

"Jeg er begejstret for succesen med denne metode, " sagde han. "At udvikle denne teknik var en virkelig fantastisk oplevelse. At forstå væksten af ​​amyloidfibriller er grundlæggende for at forstå deres patogene, biologiske og teknologiske egenskaber. "

Han tilføjede:"I fremtiden, Jeg tror, ​​at denne teknik kunne bruges til at undersøge virkningen af ​​forskellige faktorer, der påvirker væksthastigheden af ​​amyloidfibriller, samt at måle virkningen af ​​terapeutiske molekyler (byggestenene i medicin), der er designet til at bremse eller forhindre væksten af ​​amyloidfibriller."