Un nuevo método para monitorear las proteínas de Alzheimer
Las ondas de Terahercio detectan el estado de fibrilación de las proteínas beta amiloides en solución
Los físicos del Center for Integrated Nanostructure Physics (CINAP), dentro del Institute for Basic Science (IBS, South Korea), han informado de un nuevo método para identificar el estado de agregación de las proteínas beta amiloideas (Aβ) en solución. Publicado en ACS Nano, este hallazgo podría representar un paso adelante en el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer.
Las formas monómera, oligómera y fibrilar de la proteína Aβ se distinguen utilizando mediciones de conductancia de campo cercano en THz. Independientemente de la concentración de la proteína, el índice DQ va de cero a uno: casi cero es un estado monomérico, un valor de 0,64 indica la presencia de oligómeros, y uno corresponde al estado fibrilar más avanzado.
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a) Se analizan muestras de las proteínas Aβ en forma de monómero (M), oligómero (O) y fibrila (F) dentro de pequeños pozos intercalados por placas de zafiro. Con una pequeña cantidad de muestra, fue posible detectar señales de THz sin ruido. b) Preparación de la muestra basada en una solución para el sistema de espectroscopia de dominio temporal de campo cercano de THz.
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La acumulación gradual de Aβ en el cerebro conduce a una demencia incurable. La progresión de la enfermedad está fuertemente correlacionada con la forma de las proteínas Aβ: los monómeros de tamaño 4 nm evolucionan hasta convertirse en oligómeros de varios cientos de nanómetros y alcanzan el estado fibrilar formando placas de hasta unas pocas decenas de micrómetros de tamaño.
Los investigadores distinguieron claramente las diferentes etapas de Aβ usando mediciones de conductancia de campo cercano de THz. Esta técnica mide la energía absorbida por las moléculas en una banda de energía de alrededor de 1-10 meV (o 0,2-2,4 THz), y se considera una técnica eficaz para investigar la transformación de las macromoléculas biológicas sin generar calor. Los científicos midieron cómo las proteínas Aβ de la solución son perturbadas por la radiación incidente de THz y notaron que los resultados estaban correlacionados con la forma de las proteínas Aβ: monómero, oligómero y fibrila. Luego, derivaron la conductancia óptica, que disminuye con la evolución de los estados de fibrilación y aumenta con la elevación de las concentraciones molares.
Dado que las etapas progresivas de la enfermedad pueden ser diferenciadas simplemente con esta técnica, el equipo derivó un cociente de demencia (DQ) de la conductancia óptica, usando el llamado modelo Drude-Smith. Un valor de DQ de alrededor de uno indica que Aβ se encuentra en un estado fibrilar, alrededor de 0,64 en un estado oligomérico, y casi cero en un estado monomérico.
"Creemos que nuestro resultado nos da un cambio de paradigma significativo en el campo de la investigación de la enfermedad de Alzheimer, ya que el cociente de demencia se identifica claramente a partir de la medición de la conductancia sin etiqueta de los diferentes estados estructurales de la proteína Aβ", dice Chaejeong Heo, uno de los principales autores de este estudio. El director del CINAP, Young Hee Lee añade "Este índice puede ser útil para la detección temprana de la agregación y fibrilación de la proteína Aβ tóxica observada en la enfermedad de Alzheimer".
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