Beta-amyloïde peptiden, eiwitfragmenten die zich van nature in de hersenen vormen en samenklonteren tot plaques bij patiënten met de ziekte van Alzheimer, verantwoordelijk worden geacht voor de dood van neuronen, maar het is niet duidelijk geweest hoe de stoffen cellen doden. Nutsvoorzieningen, een wetenschapper van Purdue University heeft door middel van computersimulaties aangetoond dat bèta-amyloïde zich kan ophopen om neurale cellen te doden door er gaten in te boren.

De bevindingen zijn de eerste die laten zien hoe bèta-amyloïde de poriën vormt die neurale cellen doden bij patiënten die lijden aan de ziekte van Alzheimer en suggereren doelen die nieuwe behandelingen zouden kunnen bieden.

Ganesan Narsimhan, hoogleraar bij de vakgroep Landbouw- en Biologische Technologie, gebruikt simulaties om te begrijpen hoe door insecten geproduceerde antimicrobiële peptiden hen beschermen tegen schadelijke micro-organismen. Hij ontdekte dat deze antimicrobiële peptiden aggregaten vormen en in de cellen van voedselpathogenen boren, het creëren van poriën waardoor intracellulaire vloeistof kan lekken, daarbij, het doden van de cellen en het verminderen van de dreiging van voedselvergiftiging. Aangezien eiwitten en peptiden normale bestanddelen van alle voedingsmiddelen zijn, dat werk veelbelovend is voor het creëren van "groene" voedselveiligheidsproducten, zoals verstuivers en verpakkingsfolies.

Narsimhan wist dat antimicrobiële peptiden kleine clusters moesten vormen om pathogene cellen te doden, en hij merkte op dat hoewel bèta-amyloïde alleen geen celdood veroorzaakt, vorming van beta-amyloïde aggregaten zou kunnen. Hij ging op zoek om te bepalen of bèta-amyoild en microbiële peptiden op vergelijkbare manieren functioneerden om cellen te doden.

Narsimhan concentreerde zich op Aβ 1-42 omdat een onbalans in de concentratie van dit peptide geassocieerd is met de celdood van Alzheimer. In samenwerking met Xiao Zhu, een senior onderzoeker voor informatietechnologie bij Purdue Research Computing, De onderzoeksgroep van Narsimhan voerde computersimulaties uit die aantoonden dat een enkel Aβ 1-42-peptide geen effect had op neurale cellen, maar in groepjes van drie of vijf, genaamd oligomeren, ze kunnen het celmembraan binnendringen en kleine poriën vormen en de neurale cellen doden.

"De aggregatie van deze peptiden is een voorloper van de penetratie van de neurale cel, wat leidt tot de vorming van een porie, " zei Narsimhan, wiens bevindingen werden gepubliceerd als het omslagverhaal in het maartnummer van het tijdschrift Fysische chemie Chemische fysica . "Dit toont aan dat de vorming van een aggregaat een essentiële stap is in de penetratie en vorming van poriën die leiden tot neurale celdood. Dat is wat er gebeurt bij de ziekte van Alzheimer."

Simulaties van andere bèta-amyloïde peptiden en experimenten zijn nodig om het belang van deze bevindingen in de hersenen te bevestigen. Maar het werk suggereert dat neurale celdood bij de ziekte van Alzheimer kan worden vertraagd of gestopt met therapieën die de vorming van deze giftige bèta-amyloïde peptide-aggregaten remmen.

"De genezing of therapie voor de ziekte van Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten kan liggen in het voorkomen van de vorming van oligomeren in de vloeistof in de hersenen, ' zei Narsimhan.