У людей амилоиды связаны с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, и прионными заболеваниями, такими как губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (BSE) и болезнь Крейтцфельдта-Якоба. В этих патологических амилоидах белки заключены в токсичной форме, которая вызывает гибель клеток и приводит к повреждению мозга и органов и, в конечном итоге, к смерти.
Белки с цельюАмилоидные бляшки состоят из белков или белковых фрагментов, которые организуются в спиралевидные волокна, которые непрерывно растут за счет привлечения новых молекул. Предыдущие исследования показали, что повреждение тканей при заболевании человека в основном вызвано небольшими белковыми агрегатами, образующимися на ранних стадиях образования амилоида. Эти молекулярные предшественники амилоидов состоят из одних и тех же субъединиц, но различаются по структуре.
Однако бактерии обладают замечательной способностью продуцировать «функциональные амилоиды» сознательным путем, не связанным с образованием токсичных промежуточных продуктов.Профессор д-р Хан Ремаут (VIB-VUB): «Целью этого исследования было узнать больше о процессе, с помощью которого бактерии могут препятствовать развитию этих вредных токсичных промежуточных продуктов.
Для этого мы полагались на высокоскоростной атомно-силовая микроскопия, которая позволила нам наблюдать рост отдельных амилоидных волокон в 100 раз быстрее, чем это могут сделать обычные атомно-силовые микроскопы ».Новые пути создают нетоксичные амилоидыУченые обнаружили, что curli, тип функциональных амилоидов, созданных E. coli для образования биопленок, следуют процессу развития, отличному от патологических амилоидов. Они наблюдали, как зарождаются и растут волокна curli под атомно-силовым микроскопом.
В процессе формирования ядра при развитии амилоида субъединицы curli собираются в волокна минимального размера, которые сразу же обладают теми же свойствами, что и зрелые curli.Доктор Майк Слютел (VIB-VUB): «Волокна Curli сформированы таким образом, что субъединицы легко организуются в минимальный амилоидный фрагмент без образования каких-либо токсичных промежуточных состояний, которые участвуют в амилоидных заболеваниях. Кроме того, мы обнаружили, что бактерии обладают способностью регулировать рост этих волокон curli, производя белки, которые могут блокировать участки, где будут связываться входящие субъединицы ».
Увлекательные перспективы будущегоCurli — идеальная модельная система для выявления различий между функциональными и патологическими амилоидами, а также для понимания того, как бактерии могут бороться с потенциально токсичными типами амилоидов, не будучи поврежденными.
Более того, функциональные амилоиды могут служить в будущем строительными блоками новых биоматериалов.Аспирант и соавтор Имке Ван Ден Брок (VIB-VUB): «Интересное направление исследований, которым мы занимаемся, — это производство генетически модифицированных амилоидных волокон для отображения представляющих интерес функциональных групп, таких как антитела, ферменты и т. Д. подход, мы предусматриваем формирование самособирающихся нанопроволок с программируемыми функциями для создания нового класса биоматериалов ».