高精度の科学者は、ベータアミロイド線維の構造を「識別」しました

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ビデオ: 線虫の嗅覚で高精度のがん検査 実用化に向け進化(18/07/04) 2022, 12月
高精度の科学者は、ベータアミロイド線維の構造を「識別」しました
高精度の科学者は、ベータアミロイド線維の構造を「識別」しました
Anonim
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ドイツの科学者のグループは、アルツハイマー病の病因の原因となるアミロイド斑の主成分であるβ-アミロイドからなるアミロイド原線維の構造を発表しました。フィブリルの構造は、低温電子顕微鏡を使用して取得され、高解像度で以前の同様の構造とは異なります。たとえば、このデータを使用して、研究者はアルツハイマー病に関連するいくつかの家族の突然変異の影響を予測することができました。記事がScienceに掲載されました。

アルツハイマー病は、認知障害を伴う重度の神経変性疾患です。先進国の60歳以上の人口の5%以上がこの病気に苦しんでおり、90歳以上の人々の中で患者の割合は25%に達しています。病気の人の脳では、アミロイド斑と呼ばれるクラスターが観察され、ニューロンの死を引き起こします。これらの斑は、β-アミロイドと呼ばれるタンパク質によって形成されたアミロイド原線維で構成されています。

この短いタンパク質は約40個の(異なる場合があります)アミノ酸で構成され、大きな前駆体タンパク質を「スライス」することによって形成されます。溶液中の高濃度で、β-アミロイドはスタックに折りたたまれてプロトフィラメントスレッドを形成する強力な構造を形成します。後者は、アミロイド原線維の形成を伴って互いに「編む」。同様のプロセスは、病気の発症中に脳で発生します。フィブリルがどのように形成されるかを理解し、その構造を知ることで、病気の病因に関する多くの情報を得ることができます。

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さまざまな解像度でさまざまな方法で得られたアミロイド線維の画像。

科学者はすでにアミロイドフィブリルの構造を取得することに成功していますが、新しい研究では、研究者は非常に高品質のフィブリルを「成長させる」方法の開発に成功しました。このおかげで、著者らは、フィブリルを構成するすべてのアミノ酸の相互作用を「考慮する」ことができる、4オングストローム(0.4ナノメートル)の解像度の構造を取得しました。これにより、多かれ少なかれフィブリルを形成する傾向があるβ-アミロイドの変異型に関する既知のデータを説明することが可能になりました。

たとえば、ラットやマウスは自然にアルツハイマー病を患っていませんが、これはβ-アミロイド配列によるものです。研究の著者が示したように、11位のグルタミン酸残基と13位のヒスチジンの間の塩橋は、ヒトタンパク質によるアミロイド構造の形成に関与していますが、マウスでは、この位置のヒスチジンはアルギニンに置き換えられています。どうやら、これがマウスタンパク質がアミロイド構造を形成しない理由の1つです。

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アミロイドベータフィブリルの構造の詳細

研究の著者は、彼らのモデルを使用して、遺伝性のアルツハイマー病の家族で発見された既知の「家族性」突然変異を有するアミロイドタンパク質がフィブリルを非常によく形成するはずであることを示しました。また、モデルデータに基づくと、アイスランドの人口の1%が保有する「アイスランド」変異を持つβ-アミロイドは、フィブリルの形成が不十分です。これらすべての突然変異に関するデータは、溶液中のタンパク質の挙動を研究するときに実験的に得られましたが、新しい構造により、生化学的実験に頼ることなく、突然変異の影響を予測することができます。

通常、β-アミロイドは原線維を形成しませんが、脳内でのその真の機能は完全には明らかではありません。脳を感染から保護するためにアミロイド構造の形成が必要であるという仮説があり、アルツハイマー病は過剰反応の結果です。この仮説を支持するために、科学者たちは最近、患者の脳内に病原菌を実際に発見しました。人類の進化に携わっている研究者たちは、「有害な」アミロイドタンパク質の遺伝子は「知性の代償」であると主張しており、脳の発達を決定する遺伝子とともにそれらを継承しました。

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