Hoch-Energie Laser könnte verwendet werden, zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit in der Zukunft

Amyloid-Fibrillen sind eine Art von self-assembled Proteine/Peptide, nehmen Sie auf ein gestapeltes Blatt-wie Bildung. Amyloid-Härchen-Aggregate sind bekanntermaßen eine Ursache für verschiedene Krankheiten, einschließlich der Alzheimer—und deshalb ist es von immenser wissenschaftlichen Interesse zu verstehen, wie diese Aggregate können gebrochen werden. Einige Arten von amyloid-Fibrillen spielen auch eine Rolle bei der regulation der gen-expression in einigen Organismen. Es wird auch angenommen, dass die Faser-ähnliche Formate erscheinen in diesen Aggregaten handeln, wie Gerüste, auf denen zu kultivieren Biomaterialien. Daher, eine geeignete Technik für den Ausfall oder die „Dissoziation“ von amyloid-protein-Fibrillen wird kritisch aus der Perspektive der medizinischen Behandlung, änderung der biologischen Strukturen und Funktionen, und sogar biomaterial engineering.

Eine kollaborative Gruppe von japanischen Wissenschaftlern von der IR-Freie-Elektronen-Laser Research Center an der Tokyo University of Science und Dem Institut für Wissenschaftliche und Industrielle Forschung an der Universität von Osaka, bestehend aus Dr. Takayasu Kawasaki, Prof Koichi Tsukiyama, und Asst Prof Akinori Irizawa, hat nun gezeigt, dass eine fern-Infrarot (FIR) freie-Elektronen-laser (FEL), die so genannte FIR-FEL, können verwendet werden, um brechen amyloid-protein-Aggregate, was ein Beweis für die macht der interdisziplinären wissenschaftlichen Forschung. Diese Studie wurde kürzlich in Wissenschaftlichen Berichten. Kawasaki Staaten, „Wir wollten zeigen die Anwendbarkeit der starke freie-Elektronen-Laser in den life sciences, und die interdisziplinäre Forschung, die das möglich gemacht hat.“

Frühere Studien haben untersucht, die Dissoziation von amyloid-Fibrillen, aber mit begrenztem Erfolg, und gemischte Ergebnisse. Weil Ihre Dissoziation in Wasser ist schwierig, physikalische Methoden der Dissoziation wurden erkundet in der Vergangenheit. Laser-und elektromagnetische Strahlung verwendet wurden, für die Herstellung und strukturelle/funktionelle Veränderung der chemischen und biologischen Materialien. Bei Lasern, die FIR-FEL untersucht wurde, sehr spärlich, obwohl es hat eine hohe Durchdringungsvermögen und wird absorbiert, sowie durch biologische Systeme. Es wird auch verwendet, in tissue-imaging -, Krebs-Diagnose und Biophysik-Studium. Kawasaki erklärt, „Unsere Studie zeigt zum ersten mal, dass FIR-FEL ist auch nützlich für das brechen der Härchen Aggregat-Struktur von Proteinen.“

Für Ihre Studie verwendeten die Forscher den 5-Rückstand Peptid DFKNF wie das Modell, da der Zusammenhang zwischen dem Vorhofflimmern und Pathogenese ist bereits etabliert. Dieses Peptid automatisch assembliert in ein Härchen Blatt. Sie fanden heraus, dass FIR-FEL beschädigt die starren β-Faltblatt-Konformation (eine der wenigen Strukturen, die Proteine übernehmen) der 5-Rückstand Peptid durch die Schaffung kleiner Löcher auf dem Peptid-film. Die Forscher fanden heraus, dass FIR-FEL auch stört die Wasserstoffbrücken zwischen benachbarten β-sheets in den Härchen und gibt Anlass zu freien Peptiden. Dies bezeichnet man als Dissoziation.

Kawasaki und team überprüft dann für die konformationsänderungen in der Peptid-Härchen nach der Bestrahlung mit FIR-FEL, von der Analyse der Verhältnisse von 4 Arten von sekundärstrukturen der Peptide (α-helix, β-Faltblatt, β-turn und andere). Sie fanden, dass der Anteil der β-Faltblatt-Konformation wurde drastisch reduziert, was darauf schließen lässt, dass die starre Blatt-artige Struktur der Härchen gestört wurde.

Kawasaki sagt, dass eine frühere Studie hatte, fand auch im mittleren Infrarot (MIR)-FEL, um wirksam zu sein in dieser Hinsicht. „Wir verglichen die Effekte der MIR-FEL mit denen von FIR-FEL“, sagt Kawasaki, „und wir fanden, dass, obwohl MIR-FEL verursacht konformationsänderungen in den Härchen Aggregate Tat er es nicht zum Abbau der Fibrillen als affektiv wie FIR-FEL zu haben.“

Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie und dye-Färbung-Techniken, die Forscher bestätigten auch, dass FIR-FEL verursacht morphologische Veränderungen der Fibrillen. Kawasaki sagt, „Weil amyloid-Härchen Peptide sind beteiligt an der Regulierung des biologischen Funktionen sowie Erkrankungen, körperliche Modifikation Techniken (wie FIR-FEL) könnte auch verwendet werden, ändern Sie die biologischen Funktionen dieser Makromoleküle wie nötig.“

Als FIR-FEL ist effektiver als MIR-FEL -, TANNEN-FEL verwendet werden können, zu zerstören amyloid-Fibrillen, die tief im inneren Geweben, wie im Fall der Alzheimer-Krankheit, während MIR-FEL verwendet werden kann für das entfernen von dermal amyloids, die auf der Oberfläche der Haut. Auch, weil die Härchen Proteine wirken als Gerüst für biokompatible Materialien, FIR-FEL eingesetzt werden könnten, biomaterial engineering in der regenerativen Medizin oder Nano-carrier-drug-delivery-Systeme.