Små proteinstrukturer som kallas amyloider är nyckeln till att förstå vissa förödande åldersrelaterade sjukdomar. Aggregat, eller klibbiga hopklumpade amyloider, bildar plack i hjärnan, och är de främsta syndarna i utvecklingen av Alzheimers och Huntingtons sjukdomar.

Amyloider är så små att de inte kan visualiseras med konventionella mikroskopiska tekniker. Ett team av ingenjörer vid Washington University i St. Louis har utvecklat en ny teknik som använder tillfällig fluorescens, får amyloiderna att blinka, eller "blinka, "och låter forskare bättre upptäcka dessa problematiska proteiner.

"Det har varit ganska svårt, hitta ett sätt att avbilda dem på ett icke-invasivt sätt-utan att förändra hur de kommer ihop-och också ta reda på ett sätt att avbilda dem på lång sikt för att se hur de klumpar sig och bildar större strukturer, "sade Matthew Lew, biträdande professor vid Preston M. Green Institutionen för el- och systemteknik vid Tekniska högskolan. "Det var fokus för vår forskning."

För närvarande, forskare som vill visualisera amyloider använder stora mängder av ett fluorescerande material för att belägga proteinerna i ett provrör. När du använder ett fluorescensmikroskop, amyloiderna lyser. Dock, det är inte känt hur färgämnen som är permanent fästa kan förändra amyloidens grundstruktur och beteende. Det är också svårt att urskilja de nanoskala strukturer som spelas med hjälp av denna bulk experimentella teknik.

Lew, vars forskningsfokus inkluderar superupplöst mikroskopi och enmolekylär avbildning, arbetade med sin tidigare Washington University -kollega Jan Bieschke, nu docent i hjärnvetenskap vid University College i London, att utveckla den nya tekniken som får dem att blinka. Det kallas övergående amyloidbindande (TAB) avbildning.

TAB använder ett standardfärgämne som kallas tioflavin T, men istället för att belägga amyloiderna, det fastnar tillfälligt för dem en i taget. Effekten är inte permanent, och amyloiderna avger ljus tills färgämnet lossnar, ger en distinkt blinkande effekt. Forskarna kunde använda ett fluorescensmikroskop för att observera och registrera blinkningarna. De lokaliserade sedan positionen för varje blinkande tioflavin och rekonstruerade en superupplöst bild av den exakta amyloidstrukturen.

"Tioflavin T betedde sig som en grupp eldflugor, tänds när de kommer i kontakt med amyloiden, "Sa Bieschke.

"Det vi såg var ljusglimtar över tiden, "Sa Lew." På våra datorskärmar, du skulle se dessa enskilda fläckar blinka i följd. Vi kunde sedan lägga över alla dessa prickar tillsammans, ger oss en fullständig titt på strukturen. Om du inte separerade dem, du skulle se en suddighet. "

Teamet testade TAB -tekniken på en mängd olika amyloidstrukturer och kunde rekonstruera bilder för dem alla, under en längre tid och i olika aggregeringsstadier. Deras resultat publicerades nyligen i tidningen ChemBioChem .

"Det finns ett intimt samband mellan att se proteinernas struktur och lära sig hur dessa proteiner interagerar med neuroner, "Sa Lew." I slutändan, vi behöver avbildningen för att förstå alla de olika former och strukturer som dessa proteiner bygger över tid, och hur det relaterar till celldöd senare. "