Eiwitten die klontjes vormen, komen voor bij veel moeilijk te behandelen ziekten, zoals ALS, Alzheimer en Parkinson. De mechanismen achter hoe de eiwitten met elkaar interageren zijn moeilijk te bestuderen, maar nu hebben onderzoekers van de Chalmers University of Technology in Zweden een nieuwe methode ontdekt om veel eiwitten in vallen van nanoformaat te vangen. In de vallen kunnen de eiwitten worden bestudeerd op een manier die voorheen niet mogelijk was.

"Wij geloven dat onze methode een groot potentieel heeft om het begrip van vroege en gevaarlijke processen bij een aantal verschillende ziekten te vergroten en uiteindelijk te leiden tot kennis over hoe medicijnen deze kunnen tegengaan", zegt Andreas Dahlin, professor bij Chalmers, die het onderzoeksproject leidde. .

Het onderzoek is gepresenteerd in het wetenschappelijke artikel "Stable trapping of multiple Proteins at physiologicalcondities met behulp van kamers op nanoschaal met macromoleculaire poorten", onlangs gepubliceerd in Nature Communications .

Eiwitten die klontjes vormen in ons lichaam veroorzaken een groot aantal ziekten, waaronder ALS, Alzheimer en Parkinson. Een beter begrip van de vorming van de klonten zou kunnen leiden tot effectieve manieren om ze in een vroeg stadium op te lossen of zelfs helemaal te voorkomen. Tegenwoordig zijn er verschillende technieken om de latere stadia van het proces te bestuderen, wanneer de klonten groot zijn geworden en lange ketens hebben gevormd, maar tot nu toe was het moeilijk om de vroege ontwikkeling te volgen, toen ze nog erg klein waren. Deze nieuwe vallen kunnen nu helpen dit probleem op te lossen.

De onderzoekers omschrijven hun werk als 's werelds kleinste poorten die met één druk op de knop kunnen worden geopend en gesloten. De poorten worden vallen, die de eiwitten opsluiten in kamers op nanoschaal. Er wordt voorkomen dat de eiwitten ontsnappen, waardoor de tijd dat ze op dit niveau kunnen worden waargenomen wordt verlengd van één milliseconde tot minstens één uur. De nieuwe methode maakt het ook mogelijk om enkele honderden eiwitten in een klein volume in te sluiten, een belangrijk kenmerk voor verder begrip.

‘De klonten die we beter willen zien en begrijpen bestaan ​​uit honderden eiwitten, dus als we ze willen bestuderen moeten we zulke grote hoeveelheden kunnen opvangen. De hoge concentratie in het kleine volume zorgt ervoor dat de eiwitten op natuurlijke wijze tegen elkaar botsen. elkaar, wat een groot voordeel is van onze nieuwe werkwijze”, aldus Dahlin.

Om de techniek te kunnen gebruiken om het beloop van specifieke ziekten te bestuderen, is voortdurende ontwikkeling van de methode vereist. "De vallen moeten worden aangepast om de eiwitten aan te trekken die verband houden met de specifieke ziekte waarin je geïnteresseerd bent. Waar we nu aan werken is het plannen van welke eiwitten het meest geschikt zijn om te bestuderen", zegt Dahlin.

Hoe de nieuwe vallen werken

De poorten die de onderzoekers hebben ontwikkeld bestaan ​​uit zogenaamde polymeerborstels die aan de monding van kamers van nanoformaat zijn geplaatst. De te onderzoeken eiwitten zitten in een vloeibare oplossing en worden na een speciale chemische behandeling door de wanden van de kamers aangetrokken. Wanneer de poorten gesloten zijn, kunnen de eiwitten loskomen van de wanden en naar elkaar toe bewegen.

In de vallen kun je individuele klontjes eiwitten bestuderen, wat veel meer informatie oplevert vergeleken met het bestuderen van veel klonten tegelijk. De klonten kunnen bijvoorbeeld door verschillende mechanismen worden gevormd en verschillende afmetingen en verschillende structuren hebben. Dergelijke verschillen kunnen alleen worden waargenomen als je ze één voor één analyseert.

In de praktijk kunnen de eiwitten vrijwel elke tijdsduur in de vallen worden vastgehouden, maar op dit moment wordt de tijd beperkt door hoe lang de chemische marker (waarvan ze moeten worden voorzien om zichtbaar te worden) aanwezig blijft. In het onderzoek slaagden de onderzoekers erin om de zichtbaarheid tot een uur lang te behouden.

Meer informatie: Justas Svirelis et al., Stabiele opvang van meerdere eiwitten onder fysiologische omstandigheden met behulp van kamers op nanoschaal met macromoleculaire poorten, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40889-4

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Geleverd door de Zweedse Onderzoeksraad