Quando le proteine ​​si ripiegano male, accumularsi e raggrupparsi intorno alle cellule produttrici di insulina nel pancreas, uccidono le cellule. Ora, ricercatori, compresi i biofisici dell'Università del Michigan, hanno ottenuto un'istantanea strutturale di queste proteine ​​quando sono più tossiche, dettagliandoli fino al livello atomico.

I ricercatori sperano che questo tipo di dettaglio possa aiutare nella ricerca di farmaci per colpire le proteine ​​​​che si piegano in modo errato.

I grumi di proteine ​​mal ripiegate, chiamate placche o fibre amiloidi, sono implicati in molte malattie. Gli amiloidi interferiscono con la funzione dei neuroni nel cervello delle persone con Alzheimer e Parkinson, e uccidono anche le cellule delle isole, che producono insulina per regolare i livelli di zucchero nel sangue nelle persone con diabete di tipo 2.

"Generalmente, la tossicità per le cellule è estremamente difficile da dimostrare e caratterizzare, " ha detto il ricercatore capo Ayyalusamy Ramamoorthy, Professore UM di biofisica e chimica. "D'altra parte, dobbiamo farlo per aiutare a sviluppare farmaci per un potenziale trattamento".

Per comprendere la struttura delle proteine, i ricercatori usano nanodischi composti da strati di lipidi circondati da una cintura:sembrano un minuscolo rotolo di sushi. Questi lipidi, legato dalla cintura, cattura le proteine ​​durante la loro aggregazione. I ricercatori quindi consentono alla proteina di ripiegarsi fino a un certo punto all'interno del nanodisco, quando pensano che le proteine ​​di piegatura siano più tossiche per le cellule delle isole.

"I nanodischi sono come la differenza tra una piscina e l'oceano. Nell'oceano, non ci sono confini; una piscina ha dei confini, " disse Ramamoorthy.

"Siamo in grado di fermare l'aggregazione della proteina in questo ambiente di membrana ristretto in modo da poter monitorare come appare prima che diventi una massa di fibre".

A questo punto, i ricercatori usano una tecnica chiamata spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, o RMN, per creare immagini a livello atomico delle proteine. Proprio come una risonanza magnetica prende immagini del corpo in modo che i medici possano diagnosticare una malattia, L'NMR riproduce le proteine ​​in modo che i ricercatori possano studiare come potrebbero non funzionare correttamente.

I ricercatori, che includono chimici e biofisici U-M Diana Rodriguez Carmago e Kyle Korshavn e altri dell'Università tecnica di Monaco e dell'Helmholtz-Zentrum Muenchen, sperano inoltre di utilizzare la tecnica sia per sviluppare che per lo screening di composti farmaceutici in grado di colpire le proteine ​​di misfolding che sono implicate nelle malattie legate all'invecchiamento, tra cui il morbo di Alzheimer e la malattia da prioni.

"Stiamo esaminando composti di piccole molecole per vedere se possiamo inibire questo processo di aggregazione che produce amiloidi, " ha detto Ramamoorthy. "Questa è stata un'informazione molto richiesta - e molto attesa - per la comprensione scientifica della patologia delle malattie dell'amiloide, e per lo sviluppo di composti per superare i problemi."

I ricercatori hanno sviluppato questi nanodischi "simili al sushi" per ottenere istantanee di queste proteine ​​attaccanti e caratterizzarle per varie applicazioni biologiche e biomediche. Questi nanodischi vengono utilizzati anche per studiare altre proteine ​​nella membrana cellulare e come diverse proteine ​​interagiscono tra loro nella membrana cellulare. La capacità di individuare le proteine ​​mentre sono nel processo di aggregazione dell'amiloide consente ai ricercatori di caratterizzare le proteine ​​utilizzando una varietà di strumenti biofisici.