Un nuovo metodo utilizza la fluorescenza per rilevare forme di proteine ​​potenzialmente causa di malattie mentre si disfano a causa di stress o mutazioni. Un team di ricercatori della Penn State e dell'Università di Washington ha riprogettato un composto fluorescente e ha sviluppato un metodo per illuminare contemporaneamente due proteine ​​diverse mentre si ripiegano e si aggregano male all'interno di una cellula vivente, evidenziando forme che probabilmente svolgono un ruolo in diverse malattie neurodegenerative tra cui l'Alzheimer e il Parkinson. Due documenti recenti che descrivono il metodo appaiono online in ChemBioChem e il Giornale della Società Chimica Americana .

"Per funzionare correttamente, le proteine ​​si ripiegano in strutture molto precise, ma lo stress ambientale o le mutazioni patogene possono causare il mal ripiegamento e l'aggregazione delle proteine, " disse Xin Zhang, assistente professore di chimica e di biochimica e biologia molecolare alla Penn State e capo del gruppo di ricerca. "L'aggregazione delle proteine ​​è un processo in più fasi, e si ritiene che la forma intermedia, che le precedenti tecniche di imaging non erano in grado di rilevare, è responsabile di una serie di malattie, compreso l'Alzheimer, Parkinson, diabete di tipo 2, e fibrosi cistica. Abbiamo sviluppato il metodo Aggregation Tag—AggTag—per vedere questi intermedi precedentemente non rilevabili—oligomeri solubili—e gli aggregati finali nelle cellule vive".

Le tecniche precedenti per identificare l'aggregazione proteica utilizzavano composti fluorescenti sempre accesi, che ha reso impossibile distinguere le proteine ​​correttamente piegate dalla forma intermedia perché entrambe innescano una fluorescenza diffusa di basso livello. Il metodo AggTag utilizza "fluorescenza di attivazione, " quindi il composto si accende solo quando inizia a verificarsi un errore di piegatura.

"Quando il composto fluorescente ha molto spazio per muoversi, ruota liberamente e rimane spento, come in presenza di una proteina opportunamente ripiegata, " ha detto Yu Liu, assistente professore di chimica alla Penn State e sviluppatore chiave del metodo AggTag. "Ma quando la proteina inizia a ripiegarsi male e ad aggregarsi, il movimento del composto si restringe e comincia ad accendersi. La fluorescenza diffusa indica la presenza di oligomeri intermedi, mentre piccoli punti di fluorescenza più brillante indicano che sono presenti gli aggregati insolubili più densi."

Per consentire questa distinzione tra forme, il team di ricerca ha riprogettato il nucleo che causa il colore della proteina fluorescente verde (GFP), che è comunemente usato negli studi di imaging perché emette fluorescenza quando esposto a determinate lunghezze d'onda della luce. Il composto riprogettato si lega a un tag, che a sua volta si fonde con una proteina mirata per l'imaging.

Il team di ricerca ha utilizzato due diversi tipi di tag disponibili in commercio, Halo-tag e SNAP-tag, che se utilizzato con AggTag può indurre fluorescenza rossa o verde, rispettivamente. Poiché i tag Halo e i tag SNAP non interagiscono tra loro, possono essere utilizzati per l'immagine simultanea di due proteine ​​diverse con i due colori. Il team ha anche progettato i tag in modo che i colori verde e rosso possano essere invertiti, offrendo ai ricercatori opzioni per l'imaging futuro.

"Abbiamo in programma di continuare a sviluppare questo metodo in modo da poter segnalare la transizione degli oligomeri in aggregati insolubili utilizzando un cambiamento di colore, " ha detto Zhang. "Questo metodo fornisce una nuova cassetta degli attrezzi per studiare l'aggregazione proteica, che è attualmente un argomento molto studiato tra gli scienziati. Speriamo che questo ci permetterà di comprendere meglio l'intero processo di aggregazione proteica e il ruolo di ciascuna di queste forme nella progressione delle malattie neurodegenerative e di altro tipo".