淀粉样蛋白的错误折叠和聚集引起电池过热和“炒”

剑桥大学的研究人员使用传感器小和足够灵敏检测单个细胞内温度变化,并发现淀粉样β蛋白异常折叠和聚集在一起,它会引起电池过热。

用人类细胞系的一次实验中,研究人员发现淀粉样β蛋白释放出来的热量聚集可能会引起其他健康的β-淀粉样蛋白聚集,导致越来越多的聚集形式。

在同一系列的实验中,研究人员还显示,淀粉样β蛋白聚合可以停止,和电池温度降低,增加药物的化合物。实验还表明,复合有潜力作为阿尔茨海默病的治疗,尽管广泛的测试和临床试验首先是必需的。

研究人员说他们的测定可以作为诊断工具用于阿尔茨海默氏症,或筛选潜在的候选药物。的结果发表在美国化学学会杂志》上。

阿尔茨海默氏症影响全世界估计有4400万人,和目前没有有效的诊断或治疗。在阿尔茨海默病,β-淀粉样蛋白和另一个叫做τ构建成的蛋白质——统称为骨料斑块和神经元纤维缠结并导致脑细胞死亡,大脑萎缩。这导致记忆丧失、人格改变、难以执行的日常功能。

它是一个困难的疾病研究,因为它发展几十年,和一个明确的诊断只能给在检查样品后的脑组织死亡。现在还不知道什么样的生化变化在细胞导致淀粉样β蛋白聚合。

在加布里埃尔·卡明斯基Schierle教授的研究小组在剑桥的化学工程与生物技术,他们已经调查可能的温度和人体细胞中淀粉样β蛋白聚合之间的联系。

研究领域的温度变化在细胞被称为细胞内的生热作用。这是一个新奇而有挑战性的领域:科学家开发了传感器,可以测量温度的变化,然而,没有人试图利用这些传感器研究阿尔茨海默氏症等疾病。

“生热作用与细胞压力有关,这可能会进一步促进聚合,”魏Chyi Chung说,这项研究的第一作者。“我们相信,在细胞有一个不平衡时,也喜欢当淀粉样β蛋白浓度略高,它开始积累,细胞的温度增加。”

“过热的一个细胞就像煎蛋,加热,蛋白质开始聚集,成为非功能性,“卡明斯基Schierle说,他领导了这项研究。

研究人员使用微型温度传感器称为荧光聚合物温度计(ftp)研究聚合和温度之间的联系。他们加入了淀粉样β蛋白对人类细胞系启动聚合过程和使用一种化学物质叫做FCCP控制,因为它是已知的诱导温度的增加。

他们发现,当淀粉样β蛋白开始形成线型聚合物纤维,细胞的平均气温开始上升。细胞的增加温度是重要的细胞相比,没有任何淀粉样β蛋白补充道。

“随着纤维开始延伸,他们在热的形式释放能量,”卡明斯基Schierle说。“淀粉样β蛋白聚合需要相当多的能量,但一旦聚合过程开始,加速并释放出更多的热量,允许更多的聚集形式。”

“聚合形成后,他们退出细胞可以被邻近的细胞,感染健康的β-淀粉样蛋白在这些细胞,”钟说。“没有人显示温度的关系和聚合在活细胞。”

使用药物,抑制淀粉样β蛋白聚合,研究人员能够确定纤维的生热作用的原因。此前未知的蛋白质是否聚合或潜在损害线粒体——权力的“电池”细胞——这种现象负责。

研究人员还发现,细胞的温度的上升可以减轻通过聚合抑制剂治疗,突显出其潜在的治疗阿尔茨海默氏症。

实验室试验辅以计算模型描述β-淀粉样蛋白在细胞内的环境会发生什么以及为什么它可能会导致细胞内温度的增加。研究人员希望他们的工作将激励新研究将不同的生理参数的相关性。

参考:钟CW、斯蒂芬斯广告Konno T, et al。细胞内Aβ42聚合会导致细胞的生热作用。J是化学Soc。2022年。doi:10.1021 / jacs.2c03599

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。