Neue Methode zur Überwachung von Alzheimer-Proteinen

Terahertz-Wellen erkennen den Fibrillierungszustand von Amyloid-Beta-Proteinen in Lösung

14.04.2020 - Korea, Rep.

Physiker des Center for Integrated Nanostructure Physics (CINAP) innerhalb des Institute for Basic Science (IBS, South Korea) haben über eine neue Methode berichtet, mit der der Aggregatzustand von Amyloid-beta-Proteinen (Aβ) in Lösung identifiziert werden kann. Dieses in ACS Nano veröffentlichte Ergebnis könnte einen Fortschritt in der Frühdiagnose der Alzheimer-Krankheit darstellen.

Die allmähliche Ansammlung von Aβ im Gehirn führt zu einer unheilbaren Demenz. Der Krankheitsverlauf ist stark mit der Form der Aβ Proteine korreliert: 4 nm grosse Monomere entwickeln sich zu Oligomeren von mehreren hundert Nanometern und erreichen den fibrillären Zustand, wobei sie Plaques von bis zu einigen zehn Mikrometern Grösse bilden.

Mit Hilfe von THz-Nahfeldleitfähigkeitsmessungen konnten die Forscher die verschiedenen Stadien von Aβ klar voneinander unterscheiden. Diese Technik misst die von den Molekülen absorbierte Energie in einem Energieband von etwa 1-10 meV (oder 0,2-2,4 THz) und gilt als effektive Technik zur Untersuchung der Transformation von biologischen Makromolekülen ohne Wärmeentwicklung. Die Wissenschaftler maßen, wie die Proteine von Aβ in der Lösung durch einfallende THz-Strahlung gestört werden und stellten fest, dass die Ergebnisse mit der Form der Proteine von Aβ korrelierten: Monomer, Oligomer und Fibrille. Dann leiteten sie die optische Leitfähigkeit ab, die mit den sich entwickelnden Fibrillierungszuständen abnimmt und mit den steigenden molaren Konzentrationen zunimmt.

Da die fortschreitenden Stadien der Krankheit mit dieser Technik einfach unterschieden werden können, leitete das Team mit Hilfe des so genannten Drude-Smith-Modells einen Demenzquotienten (DQ) aus der optischen Leitfähigkeit ab. Ein DQ-Wert von etwa eins zeigt an, dass sich Aβ in einem Fibrillenzustand befindet, etwa 0,64 in einem oligomeren Zustand und nahezu Null in einem monomeren Zustand.

"Wir glauben, dass unser Ergebnis uns einen bedeutenden Paradigmenwechsel auf dem Forschungsgebiet der Alzheimer-Krankheit beschert, da der Demenzquotient aus der markierungsfreien Leitfähigkeitsmessung verschiedener Strukturzustände von Aβ Proteinen eindeutig identifiziert wird", sagt Chaejeong Heo, einer der führenden Autoren dieser Studie. CINAP-Direktor Young Hee Lee fügt hinzu: "Dieser Index kann für die Früherkennung der bei der Alzheimer-Krankheit beobachteten toxischen Aggregation und Fibrillierung von Aβ Proteinen nützlich sein".

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.