Sommige eiwitten in cellen kunnen zich in kleine druppeltjes scheiden, zoals oliedruppeltjes in water, maar fouten in dit proces kunnen ten grondslag liggen aan neurodegeneratieve ziekten in de hersenen van oudere mensen. Nutsvoorzieningen, Onderzoekers van Rutgers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om eiwitdruppels die betrokken zijn bij deze ziekten te kwantificeren.

De nieuwe techniek, die tegelijkertijd de oppervlaktespanning en viscositeit kwantificeert, of dikte, van eiwitdruppels, zal wetenschappers helpen te bestuderen hoe ze veranderen, de weg vrijmaken voor een beter begrip van de mechanismen van deze ziekten en de ontwikkeling van medicamenteuze behandelingen.

De studie verschijnt in het tijdschrift Biofysische rapporten .

Het door Rutgers geleide team bestudeerde biomoleculaire condensaten, dit zijn vloeibare druppeltjes die ontstaan ​​door de vloeistof-vloeistoffasescheiding van eiwitten en RNA in cellen in een proces dat vergelijkbaar is met hoe olie druppeltjes vormt in water.

De materiaaleigenschappen van deze eiwitdruppeltjes zijn belangrijk omdat ze een centrale rol spelen bij neurodegeneratieve ziekten zoals amyotrofische laterale sclerose (ALS) en de ziekte van Alzheimer en Parkinson. Het basisidee is dat vloeibare druppeltjes van bepaalde eiwitten kunnen veranderen in klompen, of aggregaten van moleculen, die kenmerkend zijn voor deze ziekten.

Verrassend genoeg, er zijn geen gevestigde methoden om de materiaaleigenschappen van deze eiwitdruppels te kwantificeren, vooral omdat ze erg klein zijn - ongeveer een biljoenste van het volume van een regendruppel. De onderzoekers ontwikkelden een eenvoudige methode, inspiratie halen uit hoe je door een rietje drinkt:de zuigdruk in je mond en de snelheid waarmee de drank in het rietje stroomt, kunnen je de eigenschap van de vloeibare drank vertellen. evenzo, men kan de materiaaleigenschappen van eiwitdruppels meten door te kijken hoe een druppel in en uit de punt van een kleine glazen buis, micropipet genaamd, beweegt.

De onderzoekers keken naar druppeltjes van gewone vloeistoffen zoals olie en water. Het blijkt dat er extreme druk nodig is om ze in een micropipet te brengen om de hoge oppervlaktespanning van deze vloeistoffen in zo'n nauwe doorgang te overwinnen. Maar als die spanning eenmaal overwonnen is, olie- en waterdruppels bewegen te snel om op camera te kunnen worden vastgelegd vanwege hun lage viscositeit. De onderzoekers vonden, echter, dat eiwitdruppels precies de juiste oppervlaktespanning en viscositeit hebben om kwantitatief te bestuderen met een micropipet.

"Het feit dat we de micropipettechniek kunnen toepassen om biomoleculaire condensaten nauwkeurig te meten, benadrukt een groot verschil tussen eiwitdruppeltjes en gewone vloeistoffen:de oppervlaktespanning van eiwitdruppeltjes is duizenden keren lager, terwijl hun viscositeit duizenden keren hoger is dan die van olie of water, " zei senior auteur Zheng Shi, een assistent-professor bij de afdeling Scheikunde en Chemische Biologie in Rutgers-New Brunswick.

"We kunnen nu eindelijk op een kwantitatieve manier bestuderen hoe materiaaleigenschappen van eiwitdruppels veranderen tijdens neurodegeneratie. We verwachten dat deze techniek breed toepasbaar zal zijn en verschillende beperkingen met betrekking tot de huidige benaderingen zal oplossen. Het zal deuren openen voor het ontrafelen van de mechanismen en het vergemakkelijken van therapeutische vooruitgang. bij de behandeling van deze ziekten."