Onderzoekers die een eiwit bestuderen dat een erfelijke degeneratieve hersenziekte bij mensen veroorzaakt, hebben ontdekt dat de mens, muis- en hamstervormen van het eiwit, die bijna identieke aminozuursequenties hebben, vertonen verschillende driedimensionale structuren op atomair niveau.

Het eiwit veroorzaakt familiale humane cerebrale amyloïde angiopathie (CAA), en de studie, die verschijnt in Natuurcommunicatie , is de eerste die vormen van het eiwit in drie verschillende soorten onderzocht.

Christoffel Jaroniec, hoogleraar scheikunde en biochemie aan de Ohio State University, zei dat de bevindingen het feit benadrukken dat kleine veranderingen in afzonderlijke aminozuren diepgaande verschillen in structuur en functie tussen deze familie van eiwitten kunnen veroorzaken.

"De grootschalige verschillen in de structuren en transmissiekenmerken van deze eiwitten - veroorzaakt door schijnbaar onbeduidende verschillen in de posities van enkele koolstof- en waterstofatomen - zijn behoorlijk opmerkelijk, ' zei Jaroniec.

De studie vormt geen basis voor een nieuwe test of behandeling voor CAA, maar gebruikt deze eiwitten eerder als modellen voor het begrijpen van de fundamentele aspecten van de overdracht tussen soorten van een hele klasse van degeneratieve hersenziekten die bekend staan ​​als prionziekten, hij legde uit. Het onderstreept ook het nut van solid-state nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie voor het afbeelden van de structuren van eiwitten die geassocieerd zijn met prionziekten.

Onderzoekers weten dat in het lichaam, de eiwitmoleculen geassocieerd met CAA vormen plaques die zich nestelen in de bloedvatwanden in de hersenen, maar tot voor kort waren er geen gedetailleerde onderzoeken van de moleculaire structuur van deze plaques. In 2008, Onderzoekers van de staat Ohio en hun partners van Case Western Reserve University voerden de eerste solid-state studies uit van de relevante prion-eiwitvariant, en vernauwde de lijst van mogelijk kritische aminozuren voor zijn functie tot ongeveer 30.

Nutsvoorzieningen, ze hebben aangetoond dat een enkel aminozuur - bekend door zijn nummer langs de eiwitketen, 139 - is de sleutel tot deze prion-eiwitvariant die een "mensachtige" versus een "hamsterachtige" structuur aanneemt, terwijl een ander aminozuur, 112, regelt de structurele verschillen tussen de menselijke en muisversies van het eiwit. Ze hebben ook aangetoond dat deze twee aminozuren verantwoordelijk lijken te zijn voor het ontstaan ​​van structureel verschillende "prionstammen" binnen dezelfde eiwitsequentie, analoog aan verschillende stammen van een virus.

De meest bekende prionziekten zijn boviene spongiforme encefalopathie (vaak "gekkekoeienziekte" genoemd) en de ziekte van Creutzfeldt-Jakob bij mensen. Allen zijn ongeneeslijk en dodelijk, en sommige kunnen ook overdraagbaar zijn. Men denkt dat de structuren die door de prioneiwitten van de hersenen in de plaques worden geadopteerd, van cruciaal belang zijn voor hun vermogen om tussen verschillende gastheren te worden overgedragen en ziekte te veroorzaken.

"Onze groep werkt momenteel aan het bepalen van de moleculaire structuren met hoge resolutie van de afgeknotte prion-eiwitvarianten die geassocieerd zijn met familiaal menselijk CAA om een ​​volledig atomistisch begrip te krijgen van de factoren die ten grondslag liggen aan hun overdracht, en de huidige studie is een belangrijke opstap in deze inspanning, ' zei Jaroniec.

"We hopen dat onze groep en andere onderzoekers op een dag soortgelijke methoden zullen kunnen gebruiken om de structurele basis van de overdraagbare prionziekten te ontrafelen, " hij voegde toe.