De ziekte van Alzheimer wordt veroorzaakt door aggregaten van amyloïde-β (Aβ)-peptiden. Deze aggregatie wordt versneld aan het celmembraanoppervlak. Met behulp van moleculaire dynamica-simulaties en NMR-experimenten, de onderzoeksgroep van ExCELLS heeft de reden voor dit fenomeen onthuld. De bevindingen werden gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry B .

Veel eiwitten aggregeren in hogere concentraties en vormen bolvormige stoffen die oligomeren worden genoemd en naaldvormige stoffen die amyloïde fibrillen worden genoemd. Deze eiwitaggregaten veroorzaken meer dan 30 soorten ziekten. Bijvoorbeeld, Men denkt dat de ziekte van Alzheimer wordt veroorzaakt door de oligomeren en amyloïde fibrillen die worden gevormd door aggregatie van amyloïde-β (Aβ)-peptiden. Het is bekend dat aggregatie van Aβ-peptide wordt versneld op een hydrofiel/hydrofoob grensvlak zoals een celmembraanoppervlak. Echter, waarom de Aβ-peptiden de neiging hebben om op het oppervlak te aggregeren, is nog niet goed begrepen.

De onderzoeksgroep van Exploratory Research Centre on Life and Living Systems en Institute for Molecular Science, Japan, werkte aan dit probleem met behulp van moleculaire dynamische simulaties en nucleaire magnetische resonantie spectroscopie-experimenten. Ze ontdekten dat de Aβ-peptiden de neiging hebben zich te verzamelen op het hydrofiele/hydrofobe grensvlak. Dat is, de lokale concentratie van Aβ op het grensvlak is hoger dan die in bulkwateroplossing. In aanvulling, β-haarspeldstructuren worden meer gevormd aan het grensvlak dan in de bulkwateroplossing. In de β-haarspeldstructuur, zoals weergegeven in de afbeelding, een deel van het Aβ-peptide strekt zich recht uit en vormt intramoleculaire waterstofbruggen. Daarom, een ander Aβ-peptide dat dicht bij dit peptide komt, maakt gemakkelijk intermoleculaire waterstofbruggen en heeft de neiging te aggregeren. Op deze manier, de onderzoeksgroep verduidelijkte dat aggregatieversnelling van de Aβ-peptiden op het celmembraanoppervlak te wijten is aan de hoge concentratie van Aβ-peptiden op het celmembraanoppervlak, en hun structuur, waardoor ze aan elkaar binden.

Deze ontdekking verheldert het mechanisme waarmee het Aβ-peptide aggregeert op het membraanoppervlak van zenuwcellen. Dit mechanisme zou in de toekomst kunnen worden toegepast op het ontwikkelen van remmers tegen de veroorzakers van de ziekte van Alzheimer.