2018-10-30 20:28:01
10英尺高的显微镜有助于对抗世界上最严重的疾病

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由于科学家使用强大的显微镜技术的革命,过去12个月中,了解阿尔茨海默氏症,亨廷顿氏症和帕金森氏症等基于淀粉样蛋白的疾病的蛋白质如何向前迈出了重要的一步。

高功率显微镜使用电子而不是光来“看到”放置在它们下面的样品的实际形状,接近原子水平的细节,最近才被英国科学家所接受。

英国在“改变游戏规则”的低温电子显微镜方面投入了大量资金,但英国大学和研究机构的数百万英镑仪器仍然不到25种。

利兹大学的两个工具由大学本身和惠康资助,是英格兰北部唯一的同类工具。

他们已经证明了他们作为科学家们在一些研究项目中使用它们的关键工具的价值,但他们刚刚取得了最大的成功:揭示淀粉样蛋白的结构 - 体内异常蛋白质的积累引起疾病。

世界上研究的这类蛋白质的质量图像和结构不到10种,因此利兹的研究为科学家对蛋白质如何形成聚集体以及它们如何促成淀粉样蛋白疾病的理解作出了重大贡献。

蛋白质聚集体的图像和三维结构 - 利兹科学家们展示的形成长而扭曲的纤维 - 已发表在Nature Communications杂志上。所涉及的蛋白质-β2-微球蛋白通常参与健康的免疫系统,但可以在长期透析肾衰竭的人中组装成引起疼痛的淀粉样蛋白纤维。当他们住在人的关节时,他们可能会导致骨关节炎

预计这些研究结果将被国际上的药物制造商和研究小组使用,他们努力为所有类型的淀粉样蛋白疾病提供治疗。

来自大学Astbury结构分子生物学中心的Sheena Radford FMedSci教授,FRS和Neil Ranson教授领导了为期五年的蛋白质纤维成像计划并展示了他们的三维结构。

这对由Leeds的同事支持,Josh Boardman当时是生物化学的本科生。

该研究还涉及与麻省理工学院的Bob Griffin教授的长期合作,他专门研究生物物质 - 固态核磁共振的高级生物分析的另一种方法。

Radford教授说:“自从第一次电子显微镜拍摄淀粉样蛋白图片以来的六十年间,科学家们已经从使用模糊的低分辨率图像进展到我们的剃刀锐利的三维图像和结构,这得益于现代冷冻技术的进步。电子显微镜。

“现在我们确切地知道每个扭结点和蛋白质点的位置,我们可能能够开发紧密锁定它或破坏它的化合物,并找出纤维如何导致疾病。这相当于试图从让两个气球粘在一起,使两个齿轮彼此完美地旋转。

她补充说:“我们使用低温电子显微镜不仅揭示了淀粉样蛋白的形状和结构,而且还展示了它们如何相互交织,如绳索中的支架形成更大的组件。这种知识将会发生。对于知道如何处理它们至关重要。“

Ranson教授说:“直到大约一年前,科学家才知道结构看起来或多或少像一个梯子,但我们现在已经证明它比这复杂得多。我们现在开始看到不同的蛋白质如何折叠成不同的形状以及它们如何因它们引起的每种疾病而变化

“我们发现的额外细节意味着我们可以开始了解这些蛋白质的致病能力。

他补充说:“淀粉样纤维也具有钢的强度,现在我们了解它们的结构。我们可能能够通过它们的结构来制造新的生物材料。这是低温电子显微镜可以添加的一个很好的例子。好处。”

了解利兹研究人员提供的详细程度的蛋白质结构,并测量不同类型的淀粉样蛋白病和不同患者的差异,也可以让医生证明哪些人风险最大,这意味着治疗可以针对那些最需要它的人。

科学界的下一步是开始识别和开发抑制剂 - 可以控制蛋白质组装成淀粉样蛋白的化合物。 Radford教授从Wellcome获得了近200万英镑的资金,用于开展这一发展阶段。

在将药物推向市场之前,仍然需要进一步的实验室试验,临床试验,监管批准和药物开发者的参与,但是图像清晰度和对淀粉样蛋白折叠结构的理解方面的重大进步标志着一个重大的飞跃。

完整的研究论文β2微球蛋白原纤维的结构表明其淀粉样蛋白多态性的分子基础发表在Nature Communications上。

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