Do pełnej funkcjonalności strony potrzebujesz włączonej obsługi skryptów. Tu znajdziesz instrukcje, które pozwolą Ci włączyć skrypty w Twojej przeglądarce.
KK-Nano 2022 - abstrakt Ewelina Lipiec

Wystąpienie ustne Ewelina Lipiec (RMA-Sr)

Ściągnij plik z abstraktem

Nanospektroskopowe monitorowanie lokalnych zmian struktury drugorzędowej peptydów Alzheimera podczas agregacji

Ewelina Lipiec, Kamila Sofińska, Katarzyna Skirlińska-Nosek, Sara Seweryn, Natalia Wilkosz, Marek Szymonski

Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego, Uniwersytet Jagielloński, Łojasiewicza 11, 30-348 Krakow, Polska


Zaburzenia neurodegeneracyjne z towarzyszącą nieprawidłową agregacją białek to obecnie jeden z najpoważniejszych problemów zdrowotnych i społecznych na świecie. Choroba Alzheimera, która stanowi 50-60% wszystkich przypadków demencji, w 2020 roku dotknęła ponad 50 milionów ludzi na całym świecie. Głównym markerem histopatologicznym w chorobie Alzheimera jest obecność wewnątrz neuronalnych splątków neurofibrylarnych białka tau (NFT) i pozaneuronalnych złogów amyloidu-β (Aβ) w korze nowej. Pomimo wielu wysiłków naukowych zaburzenia neurodegeneracyjne wciąż pozostają nieuleczalne.

Brak selektywnych technik umożliwiających badanie poszczególnych agregatów w procesie fibrylizacji (oligomery, protofibryle i fibryle) ograniczył możliwość śledzenia zmian strukturalnych agregatów zachodzących w kolejnych etapach tego procesu. Dlatego dokładny mechanizm agregacji białek biorących udział w neurodegeneracji nie został do tej pory szczegółowo poznany. Wciąż istnieje potrzeba opracowania nowych rozwiązań metodologicznych i technicznych, które umożliwiają badanie struktury chemicznej agregatów białkowych i wychwycenie zmian strukturalnych w procesach neurodegeneracyjnych. Badania konformacji białek na początkowych etapach agregacji mają duże znaczenie w projektowaniu skutecznych metod terapeutycznych.

Nanospektroskopia molekularna łączy mikroskopię sondy skanującej (SPM) ze spektroskopią Ramana lub w zakresie podczerwieni. Techniki te pozwala na uzyskanie informacji o budowie chemicznej analitów o rozmiarach nanometrowych. W szczególności, możliwe jest monitorowanie właściwościach fizycznych i chemicznych próbek, w tym struktury drugorzędowej pojedynczych agregatów białek/peptydów z bardzo wysoką rozdzielczością przestrzenną.

W naszych badaniach wykorzystaliśmy spektroskopie Ramana wzmocnioną na ostrzu sondy skanującej (ang. tip-enhanced Raman spectroscopy, TERS) do badań struktury chemicznej i konformacji agregatów białka tau. Struktura fibryli białka tau jest zdominowana przez znaczący udział struktury równoległej β-kartki. Jednak niewiele wiadomo na temat zmian strukturalnych występujących w przebiegu agregacji tego białka. Technika TERS zastosowana została do określenia struktury agregatów białka tau w fazie wzrostu fibryli białkowych: protofibryli i fibryli na wczesnym etapie agregacji. Na podstawie wyników wielowymiarowej analizy statystycznej otrzymanych danych określono markery spektralne zmian konformacyjnych zachodzących podczas początkowego wzrostu fibryli.

Ponadto zastosowaliśmy nanospektroskopię molekularną w zakresie podczerwieni do zbadania wpływu inhibitorów agregacji na strukturę drugorzędową agregatów amyloidu-β. W tym przypadku zastosowano obrazowanie nanoFTIR (Fourier transform infrared nano-spectroscopy) w celu oceny wpływu beksarotenu na strukturę pojedynczych agregatów amyloidu-β w nanoskali.

Nasze badania poszerzają wiedzę na temat nieprawidłowej agregacji peptydów Alzheimera oraz zmian molekularnych indukowanych w amyloidach przez inhibitory agregacji. Zrozumienie na poziomie cząsteczkowym wpływu czynników zewnętrznych na proces agregacji jest ma duże znaczenia dla opracowania skutecznych strategii terapeutycznych polegających na zahamowaniu procesu samoorganizacji.

Podziękowania

Niniejsze badania były finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu “OPUS 19” (Reg. No. UMO-2020/37/B/ST4/02990).