Las fibrillas amiloides son un tipo de proteínas / péptidos autoensamblados que adquieren una formación de lámina apilada. Se sabe que los agregados de fibrillas amiloides son causantes de varias enfermedades, incluida la enfermedad de Alzheimer, y por lo tanto, son de una inmensa cantidad científica.Interés por entender cómo se pueden romper estos agregados. Algunos tipos de fibrillas amiloides también juegan un papel en la regulación de la expresión génica en algunos organismos. También se cree que los formatos similares a fibras que aparecen en estos agregados actúan como andamios en los que cultivar biomateriales.Por lo tanto, una técnica adecuada para la descomposición o "disociación" de las fibrillas de proteína amiloide es crítica desde la perspectiva del tratamiento médico, la modificación de las estructuras y funciones biológicas, e incluso la ingeniería de biomateriales. Un grupo colaborativo de científicos japoneses de IR Free Electron Laser ResearchCentro de la Universidad de Ciencias de Tokio y el Instituto de Investigación Científica e Industrial de la Universidad de Osaka, compuesto por el Dr. Takayasu Kawasaki, el profesor Koichi Tsukiyama y el profesor asistente Akinori Irizawa, ahora han demostrado que un láser de electrones libres FEL de infrarrojo lejano FIR, llamado FIR-FEL, puede usarse para descomponer los agregados de proteína amiloide, que es un testamentoal poder de la investigación científica interdisciplinaria.Este estudio ha sido publicado recientemente en Informes científicos . Kawasaki afirma: "Queríamos demostrar la aplicabilidad de los láseres de electrones libres fuertes en las ciencias de la vida, y esta investigación interdisciplinaria lo ha hecho posible".
Estudios anteriores han investigado la disociación de las fibrillas amiloides, pero con resultados limitados y resultados mixtos. Debido a que su disociación en el agua es difícil, en el pasado se han explorado métodos físicos de disociación. Se han utilizado láseres y radiación electromagnética para la fabricación y las estructuras /Alteración funcional de materiales químicos y biológicos. Entre los láseres, el FIR-FEL se ha estudiado muy escasamente, aunque tiene un alto poder de penetración y es bien absorbido por los sistemas biológicos. También se utiliza en imágenes de tejidos, diagnóstico de cáncer y estudios biofísicos.Kawasaki explica: "Nuestro estudio muestra por primera vez que FIR-FEL también es útil para descomponer la estructura agregada de fibrillas de las proteínas".
Para su estudio, los investigadores utilizaron el péptido DFKNF de 5 residuos como modelo porque el vínculo entre su fibrilación y patogénesis ya está establecido. Este péptido se ensambla automáticamente en una lámina de fibrilla. ¿Encontraron que FIR-FEL dañó el rígido?conformación en hojas una de las pocas estructuras que asumen las proteínas del péptido de 5 residuos al crear pequeños agujeros en la película peptídica. Los investigadores descubrieron que FIR-FEL también interrumpe los enlaces de hidrógeno entre las hojas? adyacentes en la fibrilla y dasubir a péptidos libres. Esto se conoce como disociación.
Kawasaki y el equipo luego verificaron los cambios conformacionales en la fibrilla del péptido después de la irradiación con FIR-FEL, analizando las relaciones de 4 tipos de estructuras secundarias de péptidos ? -Helix,? -Sheet,? -Turn, y otros.Descubrieron que la proporción de la conformación de la lámina \ beta se redujo drásticamente, lo que sugiere que la estructura rígida en forma de lámina de la fibrilla se interrumpió.
Kawasaki afirma que un estudio anterior también había encontrado que el infrarrojo medio MIR -FEL era efectivo a este respecto. "Comparamos los efectos de MIR-FEL con los de FIR-FEL", dice Kawasaki, "y encontramosque aunque MIR-FEL causó cambios conformacionales en los agregados de fibrillas, no descompuso las fibrillas tan afectivamente como lo hizo FIR-FEL ".
Utilizando técnicas de microscopía electrónica de barrido y tinción de colorantes, los investigadores también confirmaron que FIR-FEL causa cambios morfológicos en las fibrillas. Kawasaki dice: "Debido a que los péptidos de fibrillas amiloides están involucrados en la regulación de las funciones biológicas, así como en las patologías, las técnicas de modificación física como FIR-FEL también podría usarse para alterar las funciones biológicas de estas macromoléculas según sea necesario "
Como FIR-FEL es más efectivo que MIR-FEL, FIR-FEL se puede usar para destruir las fibrillas amiloides en el interior de los tejidos, como en el caso de la enfermedad de Alzheimer, mientras que MIR-FEL se puede usar para eliminar los amiloides dérmicos en la superficieAdemás, debido a que las proteínas de fibrilla actúan como andamios para materiales biocompatibles, FIR-FEL podría usarse en ingeniería de biomateriales en medicina regenerativa o en sistemas de suministro de fármacos Nano carrier.
Para concluir, Kawasaki afirma elocuentemente: "Por primera vez en el mundo, hemos encontrado que un agregado rígido de fibrillas amiloides puede descomponerse efectivamente usando un láser de electrones libres en la región de terahercios longitud de onda 50-100 micrómetros. Nuestro próximo paso sería comprender cómo FIR-FEL afecta a los diferentes tipos de fibrillas peptídicas. Nuestra investigación puede impulsar el desarrollo de nuevos tratamientos para enfermedades intratables como el Alzheimer. También podría ayudar al desarrollo de nuevos métodos para manipular la estructura de biocompatiblesmateriales "
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Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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