Gli amiloidi sono aggregati costituiti da pile di migliaia di proteine ​​legate strettamente insieme. La loro formazione è coinvolta in diversi disturbi diffusi, compreso il morbo di Alzheimer e il diabete di tipo II.

In questa settimana Giornale di Fisica Chimica gli scienziati riferiscono di un modello matematico per la formazione di fibrille amiloidi. Il modello fa luce su come il processo di aggregazione possa avvenire in maniera catalitica, qualcosa che non è stato precedentemente ben compreso.

I ricercatori hanno applicato il loro modello all'aggregazione di una proteina specifica associata all'Alzheimer, Ab40. I risultati mostrano che l'inizio del processo di aggregazione per le fibrille Ab40? si verifica tipicamente alle interfacce, come vicino alla superficie di una soluzione liquida o alla parete di vetro di una provetta. Ciò ha importanti implicazioni per l'interpretazione dei dati di laboratorio utilizzati nello studio dell'Alzheimer e di altre malattie.

Il modello è costituito da un insieme di equazioni matematiche, note come equazioni di velocità, che descrivono come le concentrazioni di aggregati proteici cambiano nel tempo. Ogni fase di reazione nel modello è analoga a quelle delle reazioni che coinvolgono gli enzimi. Il ruolo dell'enzima è svolto dalla punta o dal lato di una fibra in crescita o, possibilmente, una superficie del recipiente di reazione.

I ricercatori hanno scoperto che la forma matematica del loro modello era correlata alle famose equazioni di Michaelis-Menten, pubblicato per la prima volta nel 1913 per descrivere i tassi di reazioni enzimatiche. Ha una forma matematica molto più semplice rispetto a tutti i modelli precedenti utilizzati per la formazione dell'amiloide e ha l'ulteriore vantaggio che le equazioni possono essere risolte a mano, senza la necessità di simulazioni al computer.

"Ci aspettiamo che la metodologia sviluppata in questo documento sosterrà gli sforzi futuri per modellare nuovi fenomeni di formazione dell'amiloide, " ha detto il coautore Alexander Dear.

Una delle caratteristiche chiave della soluzione matematica trovata per le equazioni di tipo Michaelis-Menten è un fenomeno noto come saturazione. Quando si verifica la saturazione, i siti catalitici diventano completamente occupati ad alte concentrazioni di proteine. Nel caso degli studi Ab40, la saturazione mostra anche che il processo che avvia l'aggregazione coinvolge una superficie, come la parete di una provetta.

Sebbene le conclusioni non si applichino direttamente al corpo stesso, il coautore Tuomas Knowles ha detto, "Questo lavoro sarà centrale nel facilitare lo studio della formazione di amiloide in presenza di altre specie presenti nei fluidi corporei".

La coautrice Sara Linse ha dichiarato:"Questo lavoro porta l'analisi dei dati sperimentali a un nuovo livello che sarà essenziale per derivare potenti inibitori della formazione di amiloide".