Chemiker charakterisieren die Neurotoxinstruktur von Alzheimer

Chemiker charakterisieren die Neurotoxinstruktur von Alzheimer

Video: Vorlesung Organische Chemie 1.38 Prof. G. Dyker 25.06.2012 (March 2020).

Anonim

Amyloid-Plaques, das Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit, sind Klumpen von faserähnlichen, fehlgefalteten Proteinen, von denen viele Experten glauben, dass sie diese verheerende neurodegenerative Krankheit verursachen.

Während eine wirksame Behandlung ein schwer fassbares Ziel bleibt, legen neue Forschungen der Chemiker der University of Illinois in Chicago einen möglichen neuen Ansatz nahe.

Yoshitaka Ishii, außerordentlicher Professor für Chemie, und seine Studenten gelang es, einen entscheidenden Zwischenschritt bei der Bildung von Amyloid-Plaquefasern oder -Fibrillen einzufangen und zu charakterisieren. Dabei zeigten sich winzige Kugeln mit einem Durchmesser von durchschnittlich 20 Nanometern, die zu Flächengebilden zusammengesetzt waren, die denen von vergleichbar waren Bildung von Fibrillen.

Fibrillen aus kleinen Proteinen, Amyloid-Beta genannt, sind für Nervenzellen toxisch, aber Zwischenkugeln, einschließlich der von Ishiis Gruppe identifizierten, sind mehr als zehnmal so giftig. Das hat die kugelförmigen Zwischenprodukte zu einem neuen Verdacht auf Alzheimer gemacht.

"Das Problem bei der Untersuchung der Struktur dieser Zwischenform ist, dass sie so instabil ist", sagte Ishii. Sein Team verfolgte den Ansatz, die flüchtige Zwischenform „einzufrieren“ und dann mithilfe der kernmagnetischen Festkörperresonanz ihre Struktur und mithilfe von Elektronenmikroskopen ihre Morphologie oder Form zu untersuchen.

Ishii und seine Mitarbeiter bestätigten, dass das kugelförmige Zwischenstadium von Amyloid toxischer ist als die Fibrillen der endgültigen Form. Ihre Ergebnisse sind die ersten, die die Blattbildung im toxischen Zwischenstadium der Fehlfaltung des Alzheimer-Amyloid-Proteins genau bestimmen und die Annahme stützen, dass der Prozess der Bildung der geschichteten Blattstruktur möglicherweise die Toxizität auslöst und Nervenzellen tötet.

"Unsere Methode charakterisierte die detaillierte Molekülstruktur dieser instabilen, intermediären Spezies", sagte Ishii. "Nach unserem Kenntnisstand ist dies die erste Charakterisierung detaillierter molekularer Strukturen für toxische Amyloid-Zwischenprodukte. Wir stellten fest, dass die Struktur der endgültigen (Fibrillen-) Form sehr ähnlich war, was überhaupt nicht zu erwarten war."

Ishii sagte, dass noch eine vollständige Bestimmung der Zwischenstruktur vorgenommen werden müsse, aber er ist zuversichtlich, dass sein Labor in der Lage sein wird, dies zu tun. Nach Fertigstellung könnten die Ergebnisse den Pharmaherstellern die Informationen liefern, die sie benötigen, um Medikamente zu entwickeln, die eine Wechselwirkung zwischen den toxischen Molekülen und den Nervenzellen verhindern.

Ishii sagte, dass die Methode auch auf strukturelle Studien von Proteinen angewendet werden kann, die mit anderen neurodegenerativen Erkrankungen, einschließlich Parkinson, und Prionenerkrankungen, wie Creutzfeldt-Jakob, assoziiert sind.

"Wir sind auch daran interessiert, unsere Technik auf dem Gebiet der Nanowissenschaften anzuwenden, um den Bildungsprozess von Peptid-basierten Nano-Anordnungen zu untersuchen", sagte er.

Die Ergebnisse wurden gestern online in Nature Structural & Molecular Biology veröffentlicht .

Quelle: Universität von Illinois in Chicago