18 серпня, 2021
Дослідники розробляють новий метод вивчення нейродегенеративних захворювань
Дослідження опубліковано у виданні «Biophysical Reports».
Деякі білки в клітинах можуть розділятися на маленькі краплі, подібні до крапель олії у воді. Порушення цього процесу у мозку літніх людей можуть бути причиною нейродегенеративних захворювань. Зараз дослідники Rutgers University розробили новий метод кількісної оцінки крапель білка, які беруть участь у розвитку цих захворювань.
Новітня технологія, яка одночасно визначає поверхневий натяг та в’язкість або товщину білкових крапель, допоможе науковцям вивчити, як змінюються ці структури, відкривши шлях до кращого розуміння механізмів розвитку нейродегенеративних захворювань та методів медикаментозного лікування.
Команда дослідників вивчала біомолекулярні конденсати, які представляють собою краплі рідини, що виникають через сепарацію білків і РНК всередині клітин у процесі, подібному до того, як олія утворює краплі у воді.
Фізичні властивості цих білкових крапель важливі, оскільки вони відіграють ключову роль у розвитку нейродегенеративних захворювань, як-от бічний аміотрофічний склероз (БАС), хвороби Альцгеймера та Паркінсона. Основна ідея полягає у тому, що краплі певних білків можуть перетворюватися на агрегати молекул, що є характерними ознаками цих захворювань.
Дивно, але досі немає чітко встановлених методів кількісної оцінки властивостей цих крапель білка. Головним чином тому, що ці частинки є надзвичайно дрібними – приблизно трильйонна частина об’єму краплі дощу.
Дослідники розробили простий метод, ідея якого з’явилася з того, як ви п'єте через соломинку: тиск всмоктування у роті та швидкість течії напою в соломинці можуть визначити властивості рідкого напою. Подібним чином можна виміряти властивості матеріалу білкових крапель, подивившись на те, як крапелька рухається і виходить із кінчика крихітної скляної трубки, так званої мікропіпетки.
Дослідники розглянули краплі звичайних рідин, таких як олія та вода. Виявляється, необхідний надзвичайний тиск, щоб перемістити їх у мікропіпетку, щоб подолати високий поверхневий натяг цих рідин у такому вузькому проході. Але щойно цей натяг буде подолано, краплі олії та води рухаються надто швидко, щоб їх можна було зафіксувати камерою через їх низьку в’язкість. Однак краплі білка мають потрібний поверхневий натяг і в’язкість, які можна кількісно вивчити за допомогою мікропіпетки.
«Той факт, що ми можемо застосувати техніку мікропіпеток для точного вимірювання біомолекулярних конденсатів, підкреслює істотну відмінність між крапельками білка та звичайними рідинами: поверхневий натяг білкових крапель у тисячі разів нижчий, тоді як їх в'язкість у тисячі разів вища, ніж у олії чи води, – зауважив старший автор дослідження, доцент кафедри хімії та хімічної біології Zheng Shi. – Тепер ми, нарешті, можемо кількісно вивчити, як змінюються властивості білків під час нейродегенерації. Ми очікуємо, що ця техніка буде широко застосовуватися і вирішить ряд обмежень щодо сучасних підходів. Це відкриє двері для розкриття патогенезу цих хвороб, а також полегшить терапевтичний прогрес при їх лікуванні».