Peptīdu nanostruktūras bloķē amiloīda uzkrāšanos un uzlabo neironu izdzīvošanu laboratorijas testos

Peptīdu nanostruktūras bloķē amiloīda uzkrāšanos un uzlabo neironu izdzīvošanu laboratorijas testos

Zinātnieki atklāj jaunu supramolekulāro terapiju, kas aizsargā cilvēka neironus no amiloīda izraisītiem bojājumiem un piedāvā jaunu cerību Alcheimera slimības un ar to saistīto neirodeģeneratīvo slimību ārstēšanai.

Nesen publicēts pētījumsAmerikas Ķīmijas biedrības žurnālsPārbauda bioloģiski saderīgu peptīdu amfifilu lomu ar neirodeģenerāciju saistīto olbaltumvielu nepareizas locīšanas un agregācijas novēršanā.

Svarīgas neirodeģeneratīvo slimību patoloģiskās pazīmes

Neirodeģeneratīvās slimības (ND) raksturo neironu nāve, kas izraisa smagus motoru un kognitīvus traucējumus. ND, tostarp Parkinsona slimības (PD), Alcheimera slimības (AD) un demences izplatība visā pasaulē turpina pieaugt, tādējādi palielinot slogu globālajām veselības sistēmām.

Olbaltumvielu agregācija, piemēram, amiloīds beta (Aβ) un tau, ir raksturīga AD, savukārt alfa-sinukleīna agregācija notiek PD. Olbaltumvielu agregācija noved pie amiloīda protofilamentu veidošanās, kas apvienojas amiloīda fibrilās, kas beidzas dažādās šūnas vietās.

Pašreizējās ND ārstēšanas stratēģijas ietver olbaltumvielu agregātu veidošanās kavēšanu, nepareizi salocītu proteīnu novēršanu un šūnu reakciju modificēšanu, lai ārstētu vienlaicīgus bojājumus, piemēram, oksidatīvo stresu.

Inovatīvas pieejas ND ārstēšanai

Iepriekšējie pētījumi ir ziņojuši par materiālu, īpaši nanomateriālu, supramolekulārās pašsavienošanās terapeitiskajiem ieguvumiem, izmantojot nekovalentu mijiedarbību. Supramolekulārie materiāli, kuru pamatā ir peptīdi, ir saistīti arī ar vairākām izdevīgām īpašībām biomedicīnas lietojumiem, tostarp izcilu bioloģisko savietojamību, biopieejamību un modularitāti salīdzinājumā ar tradicionālajiem peptīdiem un proteīniem.

Strukturālās vienības, piemēram, aminoskābju secību vai peptīdu amfifilu (PAS) montāžas vidi, var modificēt, lai mainītu to ūdeņraža saišu stiprumu un dažādas morfoloģiskās īpašības. Iepriekš pētnieki ziņoja par PA nanošķiedru kopolimerizācijas spēju ar dažādām šķīstošām peptīdu sekvencēm, lai izveidotu metastabilu supramolekulāru komplektu, kas varētu uzlabot terapeitisko peptīdu piegādi, lai glābtu ar Aβ saistītu neirotoksicitāti.

Trehaloze, nereducējošs, neuzlādēts disaharīds, nesen tika pētīts kā olbaltumvielu šaperons, kas var aizsargāt proteīnus no nepareizas locīšanas, denaturācijas un agregācijas. Trehaloze arī aktivizē autofagiju un samazina olbaltumvielu agregātu uzkrāšanos, tādējādi uzlabojot neirotoksicitāti.

Par pētījumu

Pašreizējais pētījums pēta trehalozes-PA (TPA) iespējamo neiroprotektīvo iedarbību, glābjot ar amiloīdu saistītu neirodeģenerāciju. Pētnieki izvirzīja hipotēzi, ka funkcionalizācija ar trehalozi ļautu TPA inhibēt amiloīda agregāciju un stabilizēt ar amiloīdu saistītās neirotoksicitātes ietekmēto neironu fenotipus.

Tika izmantotas dažādas skaitļošanas metodes, lai pētītu mijiedarbību starp nefunkcionalizētiem PA un amiloīda beta-1-42 peptīdu (Aβ42), lai noskaidrotu to spēju novērst amiloīda agregāciju. Tālāk tika novērtēts TPA terapeitiskais potenciālsin vitroIzmantojot neironus, kas iegūti no cilvēka inducētām pluripotentām cilmes šūnām (IPSC), lai noteiktu to efektivitāti šūnu aizsardzībā no Aβ42 izraisītas neirotoksicitātes.

PA terapeitiskā aktivitāte pret neirodeģeneratīvām slimībām

Palmitoyl-vvaaee (E2) tika izvēlēts kā netalizētais PA mugurkauls, pateicoties tā izcilajai bioloģiskajai saderībai un spējai parādīt bioaktīvos motīvus ar optimizētu blīvumu neironu lietošanai. TPA tika sintezēti, konjugējot un pēc tam funkcionalizējot lizīna atlikumu E2 C-galā.

Maza leņķa sinhrotrona rentgenstaru izkliede (SAXS) tika izmantota, lai analizētu E2 un TPA mezglus atkvēlinātos un neapstrādātos apstākļos. E2 abos apstākļos veidoja pavedienveida nanostruktūras, savukārt nepārbaudīts TPA veidoja nanošķiedras un TEMEAL TPA veidoja mazus micelārus agregātus. TPA nanošķiedru platums bija mazāks nekā E2 nanošķiedru platums.

Cirkulārā dihroisma (CD) spektroskopija, šķīduma sinhrotrona platleņķa rentgenstaru izkliede (WAXS) un Furjē transformācijas infrasarkanās spektroskopijas (FT-IR) analīzes parādīja augstāku glutamīnskābes atlieku dekotonācijas pakāpi TPA mezglos. Kriogēnās transmisijas elektronu mikroskopija (krio-TEM) un negatīvās krāsošanas TEM apstiprināja spektroskopiskos rezultātus, norādot, ka abi E2 veidoja savītas nanošķiedras ar vai bez atkausēšanas.

VT (mainīgas temperatūras) eksperimenti parādīja, ka E2 mezglu kušanas temperatūra bija virs 80 °C. Turpmāka karsēšana līdz 90 ° C izraisīja E2 β-loksnes paraksta pazušanu.

TPA mezgls bija stabils 50 ° C temperatūrā, un tā β-loksnes paraksts saruka pie 65 ° C, kas liecina, ka TPA pavedienu mezgli ir metastabilas kinētiskas supramolekulāras struktūras zemās temperatūrās. Turklāt tika konstatēts, ka TPA supramolekulārie mezgli maina Aβ42 un TPA-Aβ42 mijiedarbību agregāciju, kas mainīja nanostruktūras morfoloģiju.

Cilvēka motorie neironi (MNS) palika dzīvotspējīgi pēc apstrādes ar 30 μm vai mazāku TPA. Monomēriskais Aβ42 tika inkubēts 37 ° C temperatūrā 16 stundas, lai izraisītu Aβ42 toksicitāti, ar četriem eksperimentāliem TPA pasākumiem, kas samazina šūnu nāvi, norādot uz dažādiem glābšanas līmeņiem. Proti, neapstrādāts TPA panāca visefektīvāko glābšanu, samazinot Aβ42 neirotoksicitāti.

Supramolekulārās nanostruktūras ir interesants mērķis terapeitiskām stratēģijām neirodeģeneratīvās slimībās, piemēram, Alcheimera slimības un amiotrofiskās laterālās sklerozes gadījumā. "

Avoti: