Alzheimers sjukdom orsakas av aggregat av amyloid-β (Aβ) peptider. Denna aggregation accelereras vid cellmembranytan. Med hjälp av molekylära dynamiksimuleringar och NMR-experiment, forskargruppen vid ExCELLS har avslöjat orsaken till detta fenomen. Resultaten publicerades i Journal of Physical Chemistry B .

Många proteiner aggregerar i högre koncentrationer och bildar sfäriska ämnen som kallas oligomerer och nålformade ämnen som kallas amyloidfibriller. Dessa proteinaggregat orsakar mer än 30 typer av sjukdomar. Till exempel, Alzheimers sjukdom tros orsakas av oligomerer och amyloidfibriller som bildas av aggregering av amyloid-β (Aβ) peptider. Det är känt att aggregering av Ap-peptid accelereras vid en hydrofil/hydrofob gränsyta, såsom en cellmembranyta. Dock, varför Aβ-peptiderna tenderar att aggregera på ytan har ännu inte förståtts väl.

Forskargruppen vid Exploratory Research Centre on Life and Living Systems och Institutet för molekylär vetenskap, Japan, arbetade med detta problem med hjälp av simuleringar av molekylär dynamik och experiment med kärnmagnetisk resonansspektroskopi. De fann att Aβ-peptiderna tenderar att samlas vid den hydrofila/hydrofoba gränsytan. Det är, den lokala koncentrationen av Aβ vid gränsytan är högre än den i bulkvattenlösning. Dessutom, β-hårnålsstrukturer bildas mer vid gränsytan än i bulkvattenlösningen. I β-hårnålsstrukturen, som visas i figuren, en del av Aβ-peptiden sträcker sig rakt och bildar intramolekylära vätebindningar. Därför, en annan Aβ-peptid som kommer nära denna peptid skapar lätt intermolekylära vätebindningar och tenderar att aggregera. På det här sättet, forskargruppen klargjorde att aggregationsacceleration av Aβ-peptiderna på cellmembranytan beror på hög koncentration av Aβ-peptider på cellmembranytan, och deras struktur, genom vilken de binder sig till varandra.

Denna upptäckt belyser mekanismen genom vilken Aβ-peptiden aggregerar på membranytan av nervceller. Denna mekanism skulle kunna användas för att utveckla hämmare mot de orsakande substanserna till Alzheimers sjukdom i framtiden.