Forskare har upptäckt det första beviset på proteinvikning som drivs av vätske-vätskefasseparation, ett fenomen där vätskor formas till mikroskopiska droppar och separeras inuti celler - som droppar olja i vatten.

I en studie publicerad i tidskriften Kemisk vetenskap , forskare vid University of Notre Dame fann att förhöjda koncentrationer av proteiner i dropparna utlöste en veckning, öka potentialen för proteinaggregation - eller felveckning - som har kopplats till neurologiska sjukdomar inklusive Alzheimers sjukdom och amyotrofisk lateral skleros (ALS).

"Dessa specifika proteiner är i grunden störda-de har ingen väldefinierad struktur-men när de tvingas samman av dessa droppar, vi ser tecken på vikning, "sade Arnaldo Serrano, biträdande professor vid Institutionen för kemi och biokemi vid Notre Dame och huvudutredare av studien. Proteiner är naturligt formlösa, som bitar av kokt spaghetti - och fungerar bara när de är vikta till specifika, tredimensionella strukturer. "Tänk dig att du är i en folkmassa, och alla i mängden har armarna utsträckta. Du kommer inte att passa ihop så bra. Du drar in armarna, och kanske dra ihop händerna. När det blir trångt, dessa proteiner kondenserar ner till en vikt struktur. "

Över åren, forskare har studerat hur de mikroskopiska dropparna, bildas naturligt och spontant i cellstrukturer, tjäna flera funktioner. Celler kan leda och innehålla farligt biomaterial i vätskefacken för att skydda cellen från skada. Det finns också bevis på att de kan driva olika kemiska reaktioner, såsom proteinaggregation.

I deras studie, Serrano och hans team använde infraröd spektroskopi för att mäta vikningen av ett specifikt protein associerat med ALS. De infraröda lasrarna skapar ljuspulser, genererar vibrationsfrekvenser som fungerar som en identifierare som liknar ett fingeravtryck. Frekvensen identifierar unikt och exakt ett proteins struktur som vikt eller utfälld.

Medan forskningen inte testade för bevis på aggregering av proteinerna, Serrano förklarade att proteinvikning och aggregering är intimt kopplade.

"Du kan tänka på aggregering som en andra ordnings hopfällning, "sa han." Proteiner viker ofta till mellanliggande strukturer på vägen mot aggregering. Vi har validerat denna idé om att proteiner i droppen inte har mycket utrymme och tvingas vika sig - nästa logiska steg är att de är tvungna att aggregera. "

Serrano sa att han och hans team för närvarande genomför en uppföljningsstudie för att avgöra om en sådan fällningshändelse faktiskt kan fungera som ett första steg för att fälla ihop andra proteiner.