Peptidų nanostruktūros blokuoja amiloido kaupimąsi ir pagerina neuronų išgyvenimą atliekant laboratorinius tyrimus

Peptidų nanostruktūros blokuoja amiloido kaupimąsi ir pagerina neuronų išgyvenimą atliekant laboratorinius tyrimus

Mokslininkai pristato naują supramolekulinę terapiją, kuri apsaugo žmogaus neuronus nuo amiloido sukeltos žalos ir suteikia naujų vilčių gydyti Alzheimerio ligą ir susijusias neurodegeneracines ligas.

Neseniai paskelbtas tyrimasAmerikos chemijos draugijos leidinysNagrinėjamas biologiškai suderinamų peptidų amfifilų vaidmuo užkertant kelią klaidingam baltymų, susijusių su neurodegeneracija, susilankstymu ir agregacija.

Svarbūs neurodegeneracinių ligų patologiniai požymiai

Neurodegeneracinėms ligoms (ND) būdinga neuronų mirtis, sukelianti sunkius motorinius ir pažinimo sutrikimus. ND, įskaitant Parkinsono ligą (PD), Alzheimerio ligą (AD) ir demenciją, paplitimas ir toliau auga visame pasaulyje, todėl didėja našta pasaulinėms sveikatos sistemoms.

Baltymų agregacija, tokia kaip amiloido beta (Aβ) ir tau, būdinga AD, o alfa-sinukleino agregacija vyksta sergant PD. Dėl baltymų agregacijos susidaro amiloidiniai protofilamentai, kurie susijungia į amiloidines fibriles, kurios baigiasi įvairiose ląstelės vietose.

Dabartinės ND gydymo strategijos apima baltymų agregatų susidarymo slopinimą, netinkamai susilankstytų baltymų pašalinimą ir ląstelių atsako modifikavimą, kad būtų galima gydyti tuo pačius pažeidimus, tokius kaip oksidacinis stresas.

Inovatyvūs ND gydymo metodai

Ankstesni tyrimai pranešė apie supramolekulinio medžiagų, ypač nanomedžiagų, savaiminio surinkimo per nekovalentinę sąveiką naudą. Peptidų pagrindu pagamintos supramolekulinės medžiagos taip pat yra susijusios su keliomis naudingomis biomedicinos savybėmis, įskaitant geresnį biologinį suderinamumą, biologinį prieinamumą ir moduliškumą, palyginti su tradiciniais peptidais ir baltymais.

Struktūriniai vienetai, tokie kaip aminorūgščių seka arba peptidinių amfifilų (PAS) surinkimo aplinka, gali būti modifikuojami, siekiant pakeisti jų vandenilio jungčių stiprumą ir įvairias morfologines savybes. Anksčiau mokslininkai pranešė apie PA nanopluoštų kopolimerizacijos pajėgumus su įvairiomis tirpių peptidų sekomis, kad susidarytų metastabilus supramolekulinis mazgas, kuris galėtų pagerinti terapinių peptidų tiekimą, kad būtų išvengta su Aβ susijusio neurotoksiškumo.

Trehalozė, neredukuojantis, neįkrautas disacharidas, neseniai buvo ištirtas kaip baltymų chaperonas, galintis apsaugoti baltymus nuo netinkamo susilankstymo, denatūracijos ir agregacijos. Trehalozė taip pat aktyvina autofagiją ir sumažina baltymų agregatų kaupimąsi, taip pagerindama neurotoksiškumą.

Apie studiją

Dabartinis tyrimas tiria galimą neuroprotekcinį trehalozės-PA (TPA) poveikį gelbstint su amiloidu susijusią neurodegeneraciją. Tyrėjai iškėlė hipotezę, kad funkcionalizavimas su trehaloze leistų TPA slopinti amiloidų agregaciją ir stabilizuoti neuronų, kuriuos paveikė su amiloidu susijęs neurotoksiškumas, fenotipus.

Įvairūs skaičiavimo metodai buvo naudojami tiriant nefunkcionalizuotų PA ir amiloido beta-1-42 peptido (Aβ42) sąveiką, siekiant išsiaiškinti jų gebėjimą užkirsti kelią amiloidų agregacijai. Toliau buvo įvertintas TPA terapinis potencialasin vitroNaudojant neuronus, gautus iš žmogaus sukeltų pluripotentinių kamieninių ląstelių (IPSC), siekiant nustatyti jų veiksmingumą apsaugant ląsteles nuo Aβ42 sukelto neurotoksiškumo.

Terapinis PA aktyvumas prieš neurodegeneracines ligas

Palmitoyl-vvaaee (E2) buvo pasirinktas kaip nepatvirtintas PA stuburas dėl savo geresnio biologinio suderinamumo ir gebėjimo pateikti bioaktyvius motyvus, kurių tankis yra optimizuotas neuronų naudojimui. TPA buvo susintetinti konjuguojant ir funkcionalizuojant lizino liekaną E2 C gale.

Mažo kampo sinchrotrono rentgeno spindulių sklaida (SAXS) buvo naudojama analizuojant E2 ir TPA mazgus atkaitintomis ir nekaitintomis sąlygomis. E2 abiem sąlygomis suformavo siūlines nanostruktūras, o neišbandytas TPA – nanopluoštus, o TEMEAL TPA – mažus micelinius agregatus. TPA nanopluošto plotis buvo mažesnis nei E2 nanopluošto.

Žiedinio dichroizmo (CD) spektroskopijos, tirpalo sinchrotrono plataus kampo rentgeno spindulių sklaidos (WAXS) ir Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopijos (FT-IR) analizės parodė didesnį glutamo rūgšties likučių dekotonacijos laipsnį TPA rinkiniuose. Kriogeninio perdavimo elektronų mikroskopija (krio-TEM) ir neigiamo dažymo TEM patvirtino spektroskopinius rezultatus, rodančius, kad abu E2 sudarė susuktus nanopluoštus su atkaitinimu arba be jo.

VT (kintamos temperatūros) eksperimentai parodė, kad E2 mazgų lydymosi temperatūra buvo aukštesnė nei 80 °C. Tolesnis kaitinimas iki 90 ° C dingo E2 β-lapo parašas.

TPA mazgas buvo stabilus 50 ° C temperatūroje, o jo β lakšto parašas susitraukė esant 65 ° C, o tai rodo, kad TPA gijiniai mazgai yra metastabilios kinetinės supramolekulinės struktūros žemoje temperatūroje. Be to, buvo nustatyta, kad TPA supramolekuliniai mazgai keičia Aβ42 ir TPA-Aβ42 sąveikų agregaciją, o tai pakeitė nanostruktūros morfologiją.

Žmogaus motoriniai neuronai (MNS) išliko gyvybingi po gydymo 30 μm ar mažesniu TPA. Monomerinis Aβ42 buvo inkubuojamas 37 ° C temperatūroje 16 valandų, kad būtų sukeltas Aβ42 toksiškumas, naudojant keturias eksperimentines TPA priemones, mažinančias ląstelių mirtį, o tai rodo skirtingus gelbėjimo lygius. Pažymėtina, kad neapdorotas TPA pasiekė veiksmingiausią išgelbėjimą sumažindamas Aβ42 neurotoksiškumą.

Supramolekulinės nanostruktūros yra įdomus neurodegeneracinių ligų, tokių kaip Alzheimerio liga ir amiotrofinė šoninė sklerozė, gydymo strategijų taikinys. “

Šaltiniai: