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Nelle malattie da demenza come l’Alzheimer, le proteine ripiegate in modo errato si accumulano nel cervello. I ricercatori dell’Empa hanno ora risolto una specie particolarmente attiva di fibrille proteiche con una precisione senza precedenti. La formazione di molecole potenzialmente tossiche sulla superficie delle fibrille proteiche è stata studiata dalle fasi iniziali a quelle tardive che si estendono per un periodo di ore.
l trattamento dei disturbi della demenza come l’Alzheimer è ancora una delle maggiori sfide che la medicina moderna deve affrontare.
Nel corso delle malattie neurodegenerative, alcune proteine come la proteina amiloide β si accumulano nel cervello.
Si sospetta che siano collegati allo sviluppo della malattia, motivo per cui sono considerati un bersaglio promettente per gli approcci terapeutici.
È già noto che le proteine mal ripiegate si aggregano per formare strutture simili a fibre.
Tuttavia, non è ancora del tutto chiaro come si formano queste fibrille.
Ora un team guidato dal ricercatore dell’Empa Peter Nirmalraj del laboratorio Transport at Nanoscale Interfaces dell’Empa e dagli scienziati dell’Università irlandese di Limerick sono stati in grado di mostrare come avviene il processo utilizzando una tecnica di imaging particolarmente potente.
La particolarità: alcune delle fibrille sottili nanometricamente assicurano la diffusione della malattia nel tessuto cerebrale e quindi vengono definite “superdiffusori”. I ricercatori hanno recentemente pubblicato i loro risultati sulla rivista scientifica Science Advances.
Questa peculiare sottospecie di fibrille proteiche ha attirato l’attenzione dei ricercatori per le sue proprietà insolite: i bordi e le superfici delle cosiddette fibrille superdiffusori mostrano un’attività catalitica particolarmente elevata.
Nuovi mattoni proteici si accumulano in questi siti altamente attivi.
Di conseguenza, da questi siti di nucleazione si formano nuove fibrille a catena lunga. I ricercatori presumono che queste fibrille di seconda generazione alla fine si diffondano e formino nuovi aggregati nel cervello.
La composizione chimica della proteina amiloide β mal ripiegata è nota.
Il meccanismo di come i mattoni proteici si uniscono per formare fibrille di seconda generazione, così come la loro forma e struttura, non era precedentemente chiaro.
“I metodi convenzionali, come quelli basati su tecniche di colorazione, potrebbero alterare la morfologia e il sito di adsorbimento delle proteine in modo che non possano essere analizzate nella loro forma naturale”, afferma Nirmalraj.
La tecnica utilizzata dal ricercatore dell’Empa in questo nuovo studio è diversa: le proteine vengono analizzate invariate in una soluzione salina, che si avvicina molto di più alle condizioni naturali del corpo umano rispetto ai metodi convenzionali.
Con il microscopio a forza atomica ad alta risoluzione, le fibrille, che hanno uno spessore inferiore a 10 nanometri, possono essere fotografate con una precisione senza precedenti a temperatura ambiente.
I ricercatori sono stati in grado di seguire il processo di formazione delle fibrille in tempo reale, dai primi momenti alle successive 250 ore.
Le analisi sono state poi confrontate e integrate con calcoli di modelli molecolari.
Ciò ha permesso di classificare le fibrille in sottopopolazioni come “superdiffusore” in base alle loro strutture superficiali.
“Questo lavoro ci porta un altro passo avanti verso una migliore comprensione di come queste proteine si diffondono nel tessuto cerebrale dell’Alzheimer”, afferma il ricercatore dell’Empa Nirmalraj.
Spera che questo alla fine porterà a nuovi modi per monitorare la progressione della malattia e le procedure diagnostiche.
La tecnica utilizzata dal ricercatore dell’Empa in questo nuovo studio è diversa: le proteine vengono analizzate invariate in una soluzione salina, che si avvicina molto di più alle condizioni naturali del corpo umano rispetto ai metodi convenzionali.
Con il microscopio a forza atomica ad alta risoluzione, le fibrille, che hanno uno spessore inferiore a 10 nanometri, possono essere fotografate con una precisione senza precedenti a temperatura ambiente.
I ricercatori sono stati in grado di seguire il processo di formazione delle fibrille in tempo reale, dai primi momenti alle successive 250 ore.
Le analisi sono state poi confrontate e integrate con calcoli di modelli molecolari.
Ciò ha permesso di classificare le fibrille in sottopopolazioni come “superdiffusore” in base alle loro strutture superficiali.
“Questo lavoro ci porta un altro passo avanti verso una migliore comprensione di come queste proteine si diffondono nel tessuto cerebrale dell’Alzheimer”, afferma il ricercatore dell’Empa Nirmalraj.
Spera che questo alla fine porterà a nuovi modi per monitorare la progressione della malattia e le procedure diagnostiche.
Lo studio è stato finanziato dalla «Dementia Research Switzerland – Synapsis Foundation».
