Forskare från Rice University har utvecklat ett ruteniumbaserat komplex som kan spåra bildandet av lösliga amyloid beta-peptidaggregat som är inblandade i början av Alzheimers sjukdom. Upphovsman:Jeff Fitlow/Rice University
Forskare från Rice University har hittat ett sätt att spåra bildandet av lösliga amyloid beta -peptidaggregat som är inblandade i början av Alzheimers sjukdom.
Rice lab av Angel Martí rapporterade sin utveckling av ett ruteniumbaserat fluorescerande komplex som binder till lösligt, oligomera amyloid beta -peptider. När peptiderna samlas för att bilda de stora biomolekylerna som kallas oligomerer, den fluorescerande tillsatsen binder och märker dem.
Det gör det möjligt för forskare att enkelt spåra aggregaternas framsteg och rörelser när de växer över tiden. Detaljer om arbetet visas i Journal of the American Chemical Society .
Amyloidplack har länge misstänkts som den främsta orsaken till Alzheimers, men färska studier tyder på att oligomerer - flytande molekyler med upprepande peptidenheter - gör mycket mer skada.
"Det finns en uppfattning på området att lösliga oligomerer är den främsta orsaken till neuronal degeneration, eftersom dessa oligomerer är giftiga för neuroner, "sa Martí, docent i kemi, av bioingenjör och materialvetenskap och nanoingenjör.
"Dessa oligomerer är definitivt associerade med Alzheimers patologi, så det har varit ett behov av verktyg för att hjälpa oss att studera dem. "
Rice University doktorand Bo Jiang visar en fluorescerande injektionsflaska med lösliga amyloid beta -peptidaggregat som är inblandade i början av Alzheimers sjukdom. Peptiderna märks och spåras med ett ruteniumkomplex som utvecklats vid Rice som kan övervaka dem i laboratorieexperiment när de växer med tiden. Upphovsman:Jeff Fitlow/Rice University
Han sa att oligomerer är "praktiskt taget osynliga" för Thioflavin T -färgämnen som vanligtvis används för att märka amyloidfibriller i laboratoriestudier. Ruteniumkomplexen löser det problemet.
Komplexen drar fördel av fluorescensanisotropi, där fluorescerande svar är polariserat, lyser ljusare i vissa riktningar än andra. "Det är en mycket gammal teknik relaterad till rotation av molekyler, "Sa Martí." När molekylen är i lösning, den rör sig och roterar hela tiden. När det är väldigt litet, den roterar mycket snabbt och anisotropin är nästan noll.
"Men när samma sond binder till en stor makromolekyl, det roterar långsammare, "sa han." Det är så vi vet att vi har oligomerer, och sedan kan vi spåra deras tillväxt och förökning. "
Laboratorietester visade att oligomerer bildades i lösning vid olika temperaturer över timmar. Martí noterade att kalla lösningar saktar ner processen, men vid kroppstemperatur, oligomerer bildar "mycket snabbt och i stora mängder. Hastigheten med vilken de bildas vid fysiologiska temperaturer är anmärkningsvärd."
En ruteniumbaserad tagg som utvecklats vid Rice University drar nytta av fluorescerande anisotropi för att mäta rotationen av amyloid beta-oligomerer när de växer i lösning. Små aggregat roterar snabbt, medan stora oligomerer roterar långsamt, en egenskap som låter forskare titta på när de växer. Amyloid beta -oligomerer är giftiga för neuroner och är inblandade som en möjlig orsak till Alzheimers sjukdom. Upphovsman:Angel Martí Group/Rice University
Rislabbet använde också sina sonder för att se hur neuroblastomceller påverkades i realtid när de injicerades med amyloid beta -peptider. De avslöjade att bara 60% av cellerna som injicerats med oligomerer förblev livskraftiga, medan de som behandlades med amyloidfibriller och monomerer hade högre livskraft, cirka 80%, tyder på att oligomererna verkligen är giftiga, Sa Martí.
Tills vidare, han sa, ruteniumproberna är endast avsedda att användas i laboratoriet. "Det kommer att vara svårt att använda dessa i hjärnan eftersom det är för mycket spridning av ljus, "Sa Martí." De är gjorda för att dra nytta av polariserat ljus, och spridning skulle dämpa det. "
"Men som ett labbverktyg, de kommer att tillåta forskare runt om i världen att testa effekterna av andra molekyler på graden av oligomerbildning, och det är en stor grej, "sa han." De kan snabbt se om ett läkemedel fördröjer eller stoppar bildandet av oligomerer. "
