Οι επιστήμονες έκαναν μια πρωτοποριακή ανακάλυψη στην έρευνα για τη νόσο του Αλτσχάιμερ χαρτογραφώντας μοριακές δομές μέσα στον ανθρώπινο εγκέφαλο χρησιμοποιώντας κρυοηλεκτρονική τομογραφία, εστιάζοντας στις βασικές πρωτεΐνες βήτα-αμυλοειδές και ταυ που συνδέονται με την άνοια. Αυτή η μελέτη διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο του Λιντς και δημοσιεύτηκε σε περιοδικό φύσηΗ μελέτη παρέχει πληροφορίες για το πώς αυτές οι πρωτεΐνες διαταράσσουν τη λειτουργία του εγκεφάλου και θα μπορούσαν να ανοίξουν το δρόμο για νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις για νευρολογικές παθήσεις.
Η πρωτοποριακή έρευνα στη νόσο του Αλτσχάιμερ αποκαλύπτει τη λεπτομερή μοριακή δομή βασικών πρωτεϊνών του εγκεφάλου, παρέχοντας νέες γνώσεις για πιθανές στοχευμένες θεραπείες.
Οι επιστήμονες ψάχνουν Αλτσχάιμερ Οι ερευνητές μπόρεσαν για πρώτη φορά να ανακαλύψουν τη δομή των μορίων μέσα στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν σε περιοδικό φύσηπεριγράφοντας λεπτομερώς πώς οι ερευνητές χρησιμοποίησαν κρυοηλεκτρονική τομογραφία, με τη βοήθεια μικροσκοπίας φθορισμού, για να ψάξουν βαθιά σε έναν εγκέφαλο που δώρισε ένας ασθενής με Αλτσχάιμερ.
Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να σχεδιάσουν τρισδιάστατους χάρτες μέσω των οποίων μπόρεσαν να παρατηρήσουν πρωτεΐνες – τα μοριακά δομικά στοιχεία της ζωής που είναι ένα εκατομμύριο φορές μικρότερα από έναν κόκκο ρυζιού – μέσα στον εγκέφαλο. Η μελέτη επικεντρώθηκε σε δύο πρωτεΐνες που προκαλούν άνοια – το β-αμυλοειδές, μια πρωτεΐνη που σχηματίζει μικροσκοπικές κολλώδεις πλάκες και το tau – μια άλλη πρωτεΐνη που, στη νόσο του Αλτσχάιμερ, σχηματίζει μη φυσιολογικά νήματα που αναπτύσσονται μέσα στα κύτταρα και εξαπλώνονται σε όλο τον εγκέφαλο.
Αριστερή, φθορίζουσα εικόνα αμυλοειδούς πρωτεΐνης σε κρυοσυντηρημένο ανθρώπινο εγκέφαλο μετά το θάνατο. Στη μέση, μια τρισδιάστατη μοριακή δομή βήτα-αμυλοειδούς πλάκας. Δεξιά, ενδοιστική δομή νηματίων ταυ μέσα σε μεταθανάτιο εγκέφαλο. Πνευματικά δικαιώματα: Πανεπιστήμιο του Λιντς
Αυτή η μελέτη αποκάλυψε τη μοριακή δομή του tau στους ιστούς, τον τρόπο διάταξης των αμυλοειδών και νέες μπερδεμένες μοριακές δομές σε αυτήν την ασθένεια στον εγκέφαλο. Η άνοια είναι η κύρια αιτία θανάτου στο Ηνωμένο Βασίλειο, με τη νόσο του Αλτσχάιμερ να είναι η πιο κοινή μορφή.
Η επίδραση των μοριακών δομών στη νόσο του Αλτσχάιμερ
Στη νόσο του Αλτσχάιμερ, τόσο οι βήτα-αμυλοειδείς πλάκες όσο και τα μη φυσιολογικά νήματα ταυ πιστεύεται ότι διαταράσσουν την κυτταρική επικοινωνία, οδηγώντας σε συμπτώματα όπως απώλεια μνήμης, σύγχυση και κυτταρικό θάνατο.
Ο Δρ Ρενέ Φρανκ, επικεφαλής συγγραφέας και αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Βιολογίας του Πανεπιστημίου του Λιντς, δήλωσε: «Αυτή η πρώτη ματιά στη δομή των μορίων στον ανθρώπινο εγκέφαλο παρέχει περαιτέρω ενδείξεις για το τι συμβαίνει με τις πρωτεΐνες στη νόσο του Αλτσχάιμερ, αλλά επίσης προσδιορίζει Μια πειραματική προσέγγιση που μπορεί να εφαρμοστεί για την κατανόηση ενός ευρέος φάσματος ασθενειών.
Τα τελευταία 70 χρόνια, αρκετές χιλιάδες επιστήμονες σε όλο τον κόσμο έχουν συσσωρεύσει έναν τεράστιο κατάλογο μοριακών δομών, καθεμία από τις οποίες εργάζεται σε πρωτεΐνες μεμονωμένα σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα. Ωστόσο, είναι από καιρό γνωστό ότι οι περισσότερες λειτουργίες στη βιολογία είναι το αποτέλεσμα μιας ορχήστρας πολλών διαφορετικών πρωτεϊνών.
Η μελέτη, που διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο του Λιντς σε συνεργασία με επιστήμονες από το Ιατρικό Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ, το Zeiss Microscopy και το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, αποτελεί μέρος των νέων προσπαθειών δομικών βιολόγων να μελετήσουν πρωτεΐνες απευθείας μέσα στα κύτταρα και τους ιστούς και το φυσικό τους περιβάλλον. και πώς οι πρωτεΐνες συνεργάζονται και επηρεάζουν η μία την άλλη, ειδικά σε ανθρώπινα κύτταρα και ιστούς που έχουν προσβληθεί από ασθένειες. Μακροπρόθεσμα, η παρακολούθηση αυτής της αλληλεπίδρασης μεταξύ των πρωτεϊνών στους ιστούς ελπίζουμε ότι θα επιταχύνει τον εντοπισμό νέων στόχων για θεραπευτικές και διαγνωστικές μεθόδους επόμενης γενιάς.
Αναφορά: «CryoET του β-αμυλοειδούς και του ταυ εντός του εγκεφάλου της μεταθανάτιας νόσου του Αλτσχάιμερ» από τους Madeleine AG Gilbert, Nayab Fatima, Joshua Jenkins, Thomas J. O'Sullivan, Andreas Schertel, Yehuda Halfon, Martin Wilkinson, Tjado HJ Morrema και Mirjam , Randy J. Read, Neil A. Ranson, Sheena E. Radford, Jeroen J. M. Hoozemans και René A. W. Frank, 10 Ιουλίου 2024, φύση.
DOI: 10.1038/s41586-024-07680-x