Włókna beta-amyloidu są rodzajem peptydów, które wykazują zdolność do tworzenia charakterystycznych złogów, będących przyczyną wielu zaburzeń, włączając w to chorobę Alzheimera. Wyjaśnienie, co powoduje tworzenie się tych agregatów, jest niezwykle ważne, gdyż może przyczynić się do opracowania skutecznej kuracji zapobiegającej rozwojowi tego schorzenia.
Naukowcy z Tokyo University of Science przeprowadzili badania mające na celu opracowanie sposobu rozpuszczania agregatów beta-amyloidu. W przeszłości próbowano wykorzystać do tego celu różne metody fizyczne. Okazało się jednak, że dysocjacja tych białek w wodzie jest trudna. Dlatego też prowadzono próby z wykorzystaniem promieniowania elektromagnetycznego oraz laserów. Zespół wybrał laser FIR-FEL, który charakteryzuje się wysoką siłą penetracji i jest dobrze absorbowany przez układy biologiczne. Wykorzystuje się go w obrazowaniu tkanek, diagnostyce nowotworów i w badaniach biofizycznych.
Zespół prowadził badania z użyciem peptydu DFKNF, gdyż związek jego fibrylacji z patogenezą jest dobrze znany. Peptyd ten automatycznie składa się do konfiguracji beta-kartki. Wykazano, że laser FIR-FEL jest w stanie zniszczyć tę sztywną konfigurację, a także zakłócić powstawanie wiązań wodorowych pomiędzy sąsiednimi arkuszami. Jest to proces dysocjacji, który prowadzi do powstawania wolnych peptydów.
“Chcieliśmy zademonstrować zastosowanie silnych laserów na swobodnych elektronach w naukach przyrodniczych, co umożliwiły badania interdyscyplinarne – mówi Takayasu Kawasaki, współautor badania. – Nasze badanie pokazuje po raz pierwszy, że FIR-FEL jest przydatny również w rozkładaniu struktury agregatów włókienkowych.”
Naukowcy sprawdzili zmiany konformacyjne włókien peptydowych wywołanych przez napromieniowanie laserem poprzez analizę stosunku różnych rodzajów struktur drugorzędowych przyjętych przez peptydy: alfa-helisy, beta-kartki, beta-zakrętu i innych konformacji. Wyniki wskazywały na to, że udział beta-kartki wśród innych form był wyraźnie zmniejszony, co wskazuje na zniszczenie tej sztywnej struktury.
Dzięki zastosowaniu technik skaningowej mikroskopii elektronowej oraz odpowiedniego barwienia możliwe było również ustalenie, że laser FIR-FEL powoduje powstanie zmian morfologicznych w samych włóknach. Sprawia to, że mógłby by stosowany do niszczenia złogów beta-amyloidu pojawiających się głęboko w tkankach – tak, jak ma to miejsce w przypadku choroby Alzheimera.
