Właściwości mechaniczne amyloidów
Oznaką wielu typów związanej z wiekiem demencji, takich jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, jest obecność nierozpuszczalnych agregatów białkowych zwanych amyloidami. Amyloidy stanowią długie, nitkowate struktury, które mogą samoistnie się zwijać tworząc płytkę, będącą charakterystyczną cechą związanych z amyloidami chorób. Głównym celem finansowanego przez UE projektu NANOMECHAMYLOID (Investigation of the relationship between the material properties of insoluble, protein aggregates known as amyloids and common forms of age-related dementia such as Alzheimer's and Parkinson's) było poznanie właściwości materiałowych różnych włókien amyloidów. W tym celu naukowcy opracowali przełomową technikę mikroskopii krioelektronowej w 4D, która łączy rozdzielczość przestrzenną mikroskopii elektronowej z rozdzielczością czasową spektroskopii laserowej. Ta technika umożliwiła przykładanie niewielkich sił do materiałów i rejestrację filmową ich przesuwania się pod wpływem tych sił. Dzięki takiemu podejściu badacze z powodzeniem opisali strukturę 3D włókien amyloidowych z dużą rozdzielczością czasową. Naukowcy przeprowadzili systematyczne badania czynników warunkujących elastyczność amyloidów w skali nano poprzez pomiary sztywności wiązania na podstawie sił międzycząsteczkowych. Co ciekawe, ustalono, że amyloidy cechują się znaczącą anizotropią mechaniczną, gdzie ich podłużne wiązania wodorowe są 20 razy sztywniejsze niż oddziaływania elektrostatyczne. To sugeruje zależne od długości zachowanie mechaniczne włókien amyloidów oraz pozwala lepiej wyjaśnić ich oddziaływania z błoną komórkową i postępy chorób amyloidowych. Przyszłe doświadczenia pomogą zidentyfikować odrębne właściwości biofizyczne poszczególnych typów włókien amyloidowych, co dostarczy nowej wiedzy o mechanizmach wywoływania przez nie choroby Alzheimera.
Słowa kluczowe
Amyloid, neurodegeneracja, NANOMECHAMYLOID, mikroskopia krioelektronowa, sztywność wiązania
