Der entzauberte Amyloid- Fasern zu Prionen Rätsel zu lösen

Das menschliche Analog der Rinderwahnsinn - Amyloid -Fasern lassen sich am besten als die Plaque , die klebrigen Massen Neuronen bei Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Creutzfeldt- Jacob-Krankheit bekannt. Aber obwohl Amyloide sind allgemein und in einer Vielzahl von Bedingungen in Verbindung gebracht , haben die Forscher nicht in der Lage , ihre genaue molekulare Strukturen zu identifizieren . Herkömmliche Verfahren zur Bild Proteine, wie Röntgenkristallographie und Kernspintomographie verwendet werden, nicht mit Faserstrukturen zu arbeiten , wie Amyloide . Und Wissenschaftler hängen von diesen hochauflösende Bilder von Molekülen , um ihre Funktion zu untersuchen .

Jetzt haben Forscher einen Weg finden, um diese Einschränkungen zu umgehen, Beleuchtung der Konfiguration dieser manchmal schädliche Moleküle gefunden. Und auch wenn diese Arbeit in Hefe durchgeführt , die Ergebnisse liefern Hinweise darauf, warum Rinderwahnsinn Typ Krankheiten neigen dazu, eine schwierige Zeit zu springen Arten haben.

"Diese Ergebnisse geben uns einige grundlegende Erkenntnisse , wie Amyloidfasern bilden ", sagt Whitehead Mitglied Susan Lindquist, leitender Wissenschaftler in der Forschungsgruppe , deren Ergebnisse in der 9. Juni -Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlicht. "Sie lösen das wichtigste Problem der Identifizierung der intermolekularen Kontakte , die die Amyloidfasernzusammen zu halten. "

Amyloid -Fasern werden oft von Prionen bestehen - Proteine, die Fehlfaltung und rekrutieren benachbarten Proteinen sowie misfold , ein Prozess, Lindquist ruft eine " Konformationsänderungen Kaskade. " Wenn eine solche Kaskade erfolgt , die Prionen beitreten und Amyloidfasern . ( Obwohl nicht alle Amyloide sind von Prionen besteht, alle bekannten Prionen in ihrer übertragbaren Staaten bilden Amyloidfasern . ) Dennoch haben viele Wissenschaftler durch ihre Unfähigkeit vereitelt worden , etwas mehr als eine begrenzte Verständnis von Architektur eines Amyloid zu gewinnen.

Rajaraman Krishnan , ein Postdoc-Forscher in Lindquist Labor , einen Weg gefunden, um dieses Problem mit Hefestämme . Anstatt die Entwicklung einer einzigen High-Tech- Verfahren zur Lösung des Amyloid- Struktur , stattdessen verwendet er eine Kombination von niedriger Auflösung Werkzeuge, um Sorten von Prionenstämme und Stück zusammen analysieren das Rätsel, wie Amyloide Form .

"Wir haben jetzt ein Gesamtbild davon, wie Prionen zusammenschließen, um die Molekularstruktur des Amyloid zu bilden ", so Lindquist , der auch Professor für Biologie am MIT.

Prionen sind im Geschäft der Umwandlung von anderen Prion -Moleküle sich ihnen anzuschließen . Und als sie miteinander zu verbinden , können sie eine Amyloid- Fasern zu schaffen. Um die Natur dieser Faser zu verstehen , ist es notwendig, zu verstehen , wie die Prionen , die sie umfassen , um aneinander zu befestigen . Krishnan konnte die genaue Segment , zu dem die Prionen wechselwirken - etwas, das niemand vor ihm mit einer wirklichen Prion getan.

Um dies zu tun , wurde eine Vielzahl von Krishnan Hefeprion Stämme und modifiziert diese in einer Weise, dass , wenn bestimmte gekennzeichnete Regionen kam in Kontakt miteinander , so würden sie ein Fluoreszenzsignal zu emittieren , so dass er um das Muster abzubilden , mit denen die verschiedenen Stämme von Prionen miteinander interagierten .

Er fand , daß jede Prionmolekülsnur zwei Punkten, an denen sie zu anderen Prionen Moleküle verbunden hatten . Ein Punkt, rief er den " Kopf", der andere der "Schwanz ". Der Leiter einer Prion nur mit dem Kopf eines anderen Prionen zu interagieren , und ebenso mit Schwänzen . Bemerkenswerterweise könnte die gleiche Prion aus den gleichen Hefeart manchmal unterschiedlich falten und diese Falte würde seine eigene Kaskade von Interaktionen bilden . In dieser veränderten Form , die Prion -Moleküle interagieren in leicht unterschiedlichen Orten präsentieren verschiedene Oberflächen , die Umwandlung von anderen Prion -Moleküle fördern.

Lindquist glaubt, dass die Techniken, die in dieser Studie verwendet wird letztlich als nützlich für das Studium Prionenstämme in Säugetieren wie Mäusen , Kühen und schließlich Menschen gefunden .

"Das gibt uns Einblick, warum einige Prionen die Artengrenze nicht überschreiten , während andere - . , Da sie mit Rinderwahnsinn und Menschen ", sagt Lindquist . Diese Lücke hat sich auch zwischen anderen Arten beobachtet , bemerkt sie: " In der Tat kann eine Art von Prionen infizierten Hamstern nicht machen die Arten zu springen in Mäuse , andere tun , und umgekehrt. "

Während die Ergebnisse dieser Forschung sind eindeutig von Interesse für Wissenschaftler, die Erkrankungen wie Alzheimer , es ist auch relevant für Wissenschaftler, die Nanotechnologie. Im März 2003 veröffentlichte Lindquist ein Papier in der Zeitschrift Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften , in dem sie beschrieb, wie Amyloidfasern kann der Kern von nanoskaligen elektrischen Leitungen zu werden, die Möglichkeit eröffnet , eines Tages die Einbindung in integrierte Schaltungen .

"Diese Ergebnisse sind für die Materialwissenschaften durchaus relevant ", so Lindquist . " Je mehr wir verstehen , wie diese Fasern arbeiten, desto mehr können wir sie zur Selbstorganisation zu bekommen", einer der wichtigsten Vorteile für Nanometer-Bauteilen , die sehr schwierig sind , um direkt zu manipulieren. Außerdem sind Amyloide auch ungewöhnlich robust, was macht sie auch für die Nano-Geräten attraktiv. Der Vorteil des Hefeprotein ist, dass es nicht toxisch ist , selbst für Hefe.

Diese Forschung wurde teilweise von der Firma DuPont finanziert.

Kontakt: David Cameron
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Whitehead Institut für biomedizinische Forschung
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