Fizicienii descoperă un mecanism neașteptat al formării fibrelor asociate bolilor neurodegenerative
Cercetătorii Liru Feng și Louise Jawerth de la Universitatea Leiden au descoperit un mecanism contraintuitiv prin care proteinele asociate bolilor neurodegenerative formează fibre amiloide. Rezultatele, publicate în Nature Physics, arată că fibrele nu cresc în interiorul picăturilor de proteine, așa cum se presupunea anterior, ci pornesc de la suprafața acestora spre exterior.
Unele proteine implicate în afecțiuni precum boala Alzheimer sau scleroza laterală amiotrofică pot exista atât sub formă de picături lichide, cât și sub formă de fibre solide. Legătura dintre aceste două stări și locul unde apar fibrele au rămas mult timp necunoscute. „Am vrut să răspundem la o întrebare deschisă: ce se întâmplă cu picăturile de proteine pe măsură ce îmbătrânesc?”, a explicat Jawerth.
Observații tridimensionale de 12 ore
Picăturile de proteine, numite și condensate, au dimensiuni de aproximativ 5 micrometri, adică de circa zece ori mai subțiri decât un fir de păr uman. Cu ajutorul unui microscope confocal, Feng a monitorizat probele în 3D timp de 12 ore, surprinzând trecerea picăturilor lichide în două stări solide posibile: sticloasă și fibroasă.
Contrar așteptărilor, fibrele se dezvoltă din suprafața picăturilor spre exterior, iar pe măsură ce cresc, picăturile se micșorează și devin sticloase. „Rezultatele ne-au surprins cu adevărat”, a declarat Jawerth. „Am crezut adesea că fibrele ar crește în interiorul picăturilor, unde concentrația de proteine este ridicată, dar acum știm că nu este așa.”
Două căi de îmbătrânire aflate în competiție
Analiza datelor a arătat că fibrele și starea sticloasă reprezintă două forme solide diferite ale aceleiași proteine și două moduri concurente de îmbătrânire a sistemului. Ele pot coexista, dar nu se transformă direct una în alta. În experimente, cercetătorii au îmbătrânit proteinele timp de două zile înainte de a declanșa formarea fibrelor și au observat că picăturile îmbătrânite aproape nu mai produc fibre.
„Acest lucru înseamnă că sunt necesare modele teoretice noi pentru a înțelege și prezice aceste procese”, a concluzionat Jawerth. Împreună cu fizicieni teoreticieni de la Institutul Max Planck, echipa a dezvoltat astfel de cadre teoretice.
Un lux de care puține grupuri beneficiază
Succesul studiului a depins de disponibilitatea a două microscoape confocale utilizate exclusiv de grupul de cercetare. „Aceste microscoape folosesc lumina laser pentru a crea imagini detaliate ale celulelor și țesuturilor. Un lux pe care multe alte grupuri nu îl au”, a spus Jawerth, care a adăugat că Feng este o experimentatoare talentată, capabilă să facă vizibil ceea ce nimeni nu mai văzuse până acum la microscope.
Perspective noi asupra datelor existente
Cercetătorii consideră că rezultatele lor le oferă biologilor și medicilor o perspectivă nouă asupra datelor lor. „Celulele sunt sisteme extrem de complexe, iar dacă suntem confuzi, pe lângă această complexitate, și în privința modului în care funcționează elemente simple precum proteinele, atunci rezolvarea întrebărilor mai mari este imposibilă”, a explicat Jawerth.
Rămâne încă necunoscută diferența dintre îmbătrânirea sănătoasă și cea nesănătoasă a picăturilor de proteine. „În acest moment, lucrarea noastră sugerează că starea sticloasă ar putea avea o funcție diferită, poate chiar sănătoasă, în celulele creierului, în timp ce fibrele sunt posibil alternativa nesănătoasă”, a concluzionat Jawerth. „Nu știm încă dacă aceste fibre sunt principala cauză a degenerării celulelor cerebrale. Clarificând modul în care funcționează procesele fundamentale, putem analiza mai clar datele complexe obținute din celule.”
