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了解致病蛋白质纤维的生长

时间:2021-05-11 12:03

Understanding the growth of disease-causing protein fibres

淀粉样原纤维是体内蛋白质的沉积,它们结合在一起形成微纤维。它们的形成与许多严重的人类疾病有关,包括阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和2型糖尿病。

直到今天,科学家们还不能可靠地测量纤维的生长速度,因为没有工具可以直接测量溶液中的生长速度。然而,来自英国巴斯大学和ISIS中子和介子源的研究人员现在发明了一种技术,可以做到这一点。他们的研究结果发表在 RSC化学生物学

“这是一个重要的突破,因为纤维生长的信息是理解淀粉样原纤维相关疾病的关键,”巴斯大学化学系的亚当·斯奎尔斯博士说,他是该研究的合著者。“知道是什么使这些纤维生长得更快或更慢,或者它们是否会断裂,以及是什么使它们断裂——换句话说,在分子水平上了解这些纤维可能最终会对寻找这些严重疾病的治疗方法的研究人员产生影响。”

他补充说:“这项新技术还将帮助科学家研究蛋白质折叠和自我组装的非医学作用,例如,在生物过程中,如酵母中的遗传,或研究新的纳米材料。”

为什么增长率最好用溶液来衡量

大多数测量溶液中纤维生长的实验技术只测量蛋白质转化为纤维材料的总体速度,而不是每个纤维的长度或增长速度。还有一些技术只测量附着在玻璃或云母表面上的一根纤维。这些条件并不能反映在溶液中发生的真正的生物过程。

这项新研究的研究人员使用小角中子散射(SANS)来研究淀粉样原纤维在溶液中组装时的生长速度和长度。通过使用中子与氢及其同位素氘相互作用的独特方式,研究人员能够使用“对比匹配”,使中子看不到所有的原纤维,除了生长的尖端。利用ISIS中子设施中的SANS2D仪器,他们观察到这些提示变得越来越长。这是对增长率的直接测量,这是以前从未做过的。

本研究的生长速率结果与其他方法估计的值一致,表明SANS是测量淀粉样纤维生长的合适工具。

该技术还允许研究人员测量给定样本中存在的纤维末端的数量。这些信息告诉他们有多少独立的纤维在生长,以及每个纤维的长度。来自不同蛋白质的原纤维的脆弱性,以及它们分裂成暴露更多生长末端的短片段的频率,是理解原纤维疾病传播之谜的关键部分。

首席研究员本·埃夫斯博士在巴斯进行了这项实验,作为他ISIS设施发展奖学金的一部分。

“我对这种方法的成功感到兴奋,”他说。“开发这项技术是一次真正令人惊叹的经历。了解淀粉样原纤维的生长是了解其致病、生物和技术特性的基础。”

他补充道:“在未来,我相信这种技术可以用来研究不同因素的影响,影响淀粉样原纤维的增长率,以及测量的影响治疗分子(药物)的构建模块旨在减缓或阻止淀粉样原纤维的生长。”