Neutronen Geben ersten Sub- Nano Snapshots der Huntington-Krankheit Protein

Forscher des Department of Energy Oak Ridge National Laboratory und der University of Tennessee haben zum ersten Mal erfolgreich die ersten Strukturbildungder Erkrankung Art des Proteins, die bewirkt, gekennzeichnet Huntington-Krankheit . Die unheilbare , erbliche neurologische Erkrankung ist immer tödlich und wirkt sich eine von 10.000 Amerikaner.

Huntington-Krankheit wird von einem abtrünnigen Protein " Huntingtin " , die Neuronen im Bereiche der mit der Emotionen , Intellekt und Bewegung betroffenen Gehirn zerstört verursacht . Alle Menschen haben die normale Huntingtin-Protein , das bekanntermaßen für das menschliche Leben zu sein, obwohl seine wahre biologische Funktionen unklar.

Christopher Stanley, ein Shull Fellow in der Neutronenstreuung Science Division bei ORNL und Valerie Berthelier , ein UT Graduate School of Medicine Forscher, der Proteinfaltung und Fehlfaltung in Huntington- Studien haben eine KleinwinkelneutronenstreuungInstrument , die so genannte Bio- SANS verwendet , am ORNL High Flux Reactor Isotope , um die frühesten Gesamt Spezies des Proteins, die glaubten, die giftig sind, zu erkunden.

Stanley und Berthelier , in der Forschung heute veröffentlicht in Biophysical Journal, waren in der Lage, die Größe und Masse der Mutantenproteinstrukturenvon den ersten kleinen , kugelförmigen Vorläuferspezies von zwei (Dimeren) und drei ( Trimere ) Peptiden zusammengesetzt entlang der Aggregation Wegs zu bestimmen, die Entwicklung der resultierenden späteren Stufe Fibrillen . Sie waren auch in der Lage, in den späteren Phasen Fibrillen zu sehen und festzustellen, ihre interne Struktur , die zusätzliche Einblicke, wie die Peptide aggregieren bietet .

"Bio- SANS ist ein großes Gerät für die Aufnahme zeitaufgelösten Snapshots . Sie können , wie dieses Zeug als eine Funktion der Zeit zu schauen und in der Lage, die Strukturen frühestens Mal zu fangen ", sagte Stanley . "Wenn man zu studieren mehrere dieser Arten von Systemen mit unterschiedlichen Glutaminen oder anderen Bedingungen , beginnen Sie zu mehr und mehr über die Natur dieser Aggregate bilden und wie sie beginnen zu lernen."

Normale Huntingtin enthält eine Region von 10-20 Aminosäuren Glutamin nacheinander . Allerdings ist die DNA von Patienten mit Morbus Huntington- kodiert für 37 oder mehr Glutamine , was zu Instabilität im Huntingtin -Fragmenten , die diese ungewöhnlich lange wiederholen Glutamin enthalten . Folgerichtig kann das mutierte Protein -Fragment in der Regel nicht abgebaut werden und stattdessen bildet Ablagerungen von Fibrillen in Neuronen.

Diese Ablagerungen , oder Klumpen , wurden ursprünglich als die Ursache der Verwüstung , die im Gehirn erfolgt gesehen . In jüngerer Forscher glauben, die Verklumpung kann tatsächlich eine Art biologische Hausputz , ein Versuch der Gehirnzellen , von Orten, wo sie destruktiv sind reinigen, diese toxischen Proteine ​​sein. Stanley und Berthelier dargelegt, um durch Neutronenstreuung lernen, was die toxische Proteine ​​waren und wann und wo sie stattgefunden hat.

Am HFIR Bio- SANS Instrument , kommt die Neutronenstrahl durch eine Reihe von Spiegeln, die auf der Probe zu fokussieren . Die Neutronen in Wechselwirkung mit der Probe , die Daten über seine Atomstruktur , und dann werden die Neutronen streuen , von einem Detektor aufgenommen werden sollen . Aus den Daten der Detektor sendet der Streumuster können die Forscher im Maßstab von weniger als Milliardstel eines Meters die Größe und Form des erkrankten , Aggregieren Proteins ableiten , bei jedem Zeitschritt auf Wachstums Weges.

SANS konnte die kleine Peptidaggregate in der Probenlösung aus der schnell wachsenden Formen und größeren Aggregaten , die gleichzeitig vorhanden sind, zu unterscheiden. In getrennten Versuchen , sie waren in der Lage, das Verschwinden der einzelnen Peptide , sowie die Bildung von reifen Fibrillen zu überwachen.

Nun, da sie die Strukturen kennen , ist die Hoffnung auf Medikamente, die die toxischen Eigenschaften in den frühen Phasen entgegenwirken kann , oder davon abhalten nicht den Weg , um die Toxizität zu entwickeln. "Der nächste Schritt wäre , lassen Sie uns Wirkstoffmoleküle und sehen, wie sie interagieren können und beeinflussen diese Strukturen ", sagte Stanley .

Für jetzt glaubt die Forscher Bio- SANS wird bei der weiteren Untersuchung der Huntington-Krankheit Aggregate und anwendbar für die Untersuchung von anderen Proteinaggregationsprozesse, wie sie bei Alzheimer und Parkinson-Krankheiten beteiligt sind.

" Das ist die Zukunft hoffen. Gerade jetzt, fühlen wir uns wie wir sind , einen positiven Beitrag zu diesem Ziel ", sagte Stanley .

Die Forschung wurde von der National Institutes of Health. HFIR und Bio- SANS werden von der DOE Office of Science unterstützt.

ORNL wird von UT- Battelle für das Department of Energy Office of Science verwaltet.

Quelle: Oak Ridge National Laboratory