Die 10-Fuß-hohe Mikroskope helfen Bekämpfung weltweit schlimmsten Krankheiten

Die jahrhundertealte Mission zu verstehen, wie die Proteine verantwortlich für Amyloid-basierte Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer, Huntingdon Arbeit in den letzten 12 Monaten, dank einer Revolution in einer leistungsfähigen Mikroskopie-Technik große Schritte nach vorn geführt hat verwendet von Wissenschaftlern.

Leistungsstarke Mikroskope mit Elektronen statt Licht zu „sehen“ die tatsächliche Form der Proben unter ihnen gesetzt, bei in der Nähe von atomic-Niveaus des Details, erst vor kurzem geworden britische Wissenschaftler zur Verfügung.

Das Vereinigte Königreich hat viel in der „Game-changing“ Cryo-Elektronenmikroskope investiert, aber es gibt immer noch weniger als 25 der Multi-Millionen-Pfund-Instrumente im britischen Universitäten und Forschungsinstituten.

Die beiden Instrumente an der University of Leeds, gefördert durch die Universität selbst und Wellcome, sind die einzigen ihrer Art im Norden von England.

Sie haben bereits bewiesen, wie wichtig als ein Schlüsselinstrument für Wissenschaftler, die sie verwendet haben, in einer Reihe von Forschungsprojekten, haben aber nur ihren größten Erfolg noch geliefert: die Struktur des Amyloid offenbaren – eine Ansammlung von abnorme Proteine im Körper, die Krankheit verursacht.

Es gibt weniger als 10 Bilder in guter Qualität und Strukturen dieser Art von Proteinen zur Verfügung, um in der Welt zu studieren, damit der Leeds Forschung leistet einen wesentlichen Beitrag zum wissenschaftlichen Verständnis wie Proteine Aggregate bilden und wie sie mitwirken können Amyloid-Erkrankung.

Die Bilder und 3-d-Strukturen von Protein-Aggregate – die Leeds Wissenschaftler zeigten lange, gebildeten verdreht Fasern – erschienen in der Zeitschrift Nature Communications. Das Protein beteiligt-β2-Mikroglobulin – normalerweise ein gesundes Immunsystem beteiligt ist, aber in die Schmerz verursachen Amyloid Fasern bei Menschen, die langfristige Dialyse für Nierenversagen unterziehen montieren können. Wenn sie in Volksrepublik Gelenken lodge können sie Arthrose verursachen.

Es wird erwartet, die Ergebnisse werden von Arzneimittelherstellern verwendet und Forschungsgruppen International, die danach streben, Heilung von Amyloid Krankheiten aller Art zu finanzieren.

Professor Sheena Radford FMedSci, FRS und Professor Neil Ranson aus der Universität Astbury Zentrum für Molekulare Strukturbiologie, führte das Fünfjahresprogramm der Proteinfasern Bild und zeigen ihre 3-d-Struktur.

Das Paar wurden von Kollegen bei Leeds, Josh Boardman, die zu dieser Zeit ein Bachelor-Student im Fach Biochemie war unterstützt.

Die Studie umfasste auch eine langjährige Zusammenarbeit mit Professor Bob Griffin, vom Massachusetts Institut für Technologie, der auf eine andere Methode der erweiterten biologische Analyse der biologischen Materie-Festkörper Kernspinresonanz spezialisiert ist .

Professor Radford, sagte: „in den vergangenen sechs Jahrzehnten da die ersten Bilder der Elektronenmikroskopie von Amyloid erstellt wurden, Wissenschaftler haben Fortschritte gemacht von der Arbeit mit unscharfen Bildern mit niedriger Auflösung zu unseren gestochen scharfe 3-d-Bilder und Strukturen, Danke zu modernen Fortschritte in der Kryo-Elektronenmikroskopie.

„Jetzt wir genau, wo jeder Knick und Punkt auf dem Protein ist wissen, können wir möglicherweise entwickeln Verbindungen, die fest zu verriegeln, oder es zu stören, und finden heraus, wie die Fasern zur Krankheit beitragen. Es ist das Äquivalent von versuchen zwei Ballons halten zusammen mit zwei Zahnräder drehen perfekt miteinander zu gehen.

Sie fügte hinzu: „Wir haben nicht nur aufzudecken, die Form und Struktur von Amyloid Proteine, sondern auch wie sie wachsen und wie die Stände in ein Seil in Form größerer Baugruppen miteinander verflechten Cryo-Elektron Mikroskopie verwendet. Dieses Wissen wird entscheidend zu wissen, wie man damit umgeht.“

Professor Ranson, sagte: „bis zu einem Jahr oder so vor Wissenschaftler wussten die Struktur mehr oder weniger wie eine Leiter sah, aber wir haben jetzt gezeigt, es ist viel komplizierter als das. Wir sind jetzt beginnen zu sehen, wie verschiedene Proteine in unterschiedlichen Formen gefaltet und wie diejenigen mit jeder Krankheit variieren sie verursachen.

„Die zusätzliche Details, die wir entdeckt haben bedeutet, dass wir beginnen können, diese Proteine krankheitsverursachenden Fähigkeiten zu verstehen.

Er fügte hinzu, „Amyloid-Fasern sind auch bekannt für die Festigkeit von Stahl, und jetzt wir verstehen ihre structures.we möglicherweise in der Lage, neue Biomaterialien inspiriert durch ihre Strukturen zu machen.“ Dies ist ein großes Beispiel wo Kryo-Elektronenmikroskopie Vorteile hinzugefügt haben können. „

Kenntnis der Struktur des Proteins in der Detaillierungsgrad der Leeds Forscher haben zur Verfügung gestellt, und diese Unterschiede in verschiedenen Arten von Amyloid-Krankheit und anderen Patienten zu messen können auch Ärzte zu zeigen, wer am meisten gefährdet, Bedeutung Behandlung kann zu denen gezielt werden, die sie am dringendsten benötigen.

Der nächste Schritt für die Wissenschaft ist die Ermittlung und Entwicklung Inhibitoren – Verbindungen beginnen, die Protein-Montage in Amyloid steuern können. Professor Radford hat fast 2 Millionen £ von Wellcome für die Durchführung dieser Phase der Entwicklung gesichert.

Weitere Labor-Studien, klinische Studien, Zulassung und die Einbeziehung der Droge Entwickler wäre noch erforderlich, bevor Medikamente auf den Markt gebracht werden konnte, aber die bedeutsame Fortschritte in Klarheit und Verständnis für das Amyloid Faltung Struktur Markieren Sie einen großen Sprung nach vorn.

Die vollständige Forschungsarbeit die Struktur eines β2microglobulin Fibrille schlägt vor, eine molekulare Basis für seine Amyloid Polymorphismus in Nature Communicationsveröffentlicht wird.

Weitere Informationen:
Matthew G. Iadanza Et Al, schlägt die Struktur der ein β2-Mikroglobulin Fibrille eine molekulare Basis für seine Amyloid Polymorphismus, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-06761-6

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