Ricerche

Usando risonanza magnetica nucleare di stato solido (NMR), i ricercatori della Luleå University of Technology, in collaborazione con l'Università di Warwick nel Regno Unito, sono riusciti a analizzare per la prima volta al mondo i legami dell'idrogeno nelle minuscole fibrille del peptide amiloide-beta, che probabilmente causano l'Alzheimer.

Grazie a questi nuovi risultati, è ora disponibile un metodo efficace per l'analisi della struttura dei peptidi amiloide-beta nella loro forma più tossica, quando cioè sono più pericolosi per i neuroni cerebrali.

Oleg N. Antzutkin, professore in chimica delle interfacce, alla Luleå University of Technology. (Credit: Maria Aberg)

"Questo è un passo molto importante nella ricerca sull'Alzheimer a livello molecolare", dice Oleg N. Antzutkin, professore in chimica delle interfacce alla Luleå University of Technology. Fino a pochi anni fa, gli scienziati credevano che le placche amiloidi nel cervello causassero direttamente l'Alzheimer. Questo perché si trovano di solito grandi quantità di placche nel cervello dei pazienti di Alzheimer.

Dal momento che l'attività del nostro cervello è maggiore nelle regioni responsabili della memoria a breve termine, lì si trovava la maggior parte delle placche amiloidi. Qui è anche dove viene notato di solito l'Alzheimer prima, nella forma di una riduzione della memoria a breve termine.

Tuttavia, sembra che la placca amiloide sia piuttosto un residuo di qualcosa di peggio. Ora sappiamo che è un precursore delle placche amiloidi, il peptide amiloide-beta a provocare la morte delle cellule nervose nel cervello dei pazienti di Alzheimer. Quando l'amiloide-beta forma piccoli aggregati (oligomeri), cioè prima che il peptide si raggrumi in placche, è il punto più tossico per i neuroni cerebrali. Questo è stato dimostrato in esperimenti in provetta.

Tuttavia, è ancora oggi sconosciuta la struttura molecolare di questi minuscoli oligomeri di peptide amiloide-beta. Quindi è difficile progettare anticorpi o farmaci per colpire gli obiettivi giusti ed essere in grado di eliminare o bloccare questi oligomeri tossici, prima che possano causare l'Alzheimer.

Fino ad ora non era disponibile un metodo efficace per risolvere queste strutture molecolari: "Ora abbiamo un metodo che può essere utilizzato per identificare i legami di idrogeno specifici nelle fibrille amiloidi-beta e quindi per distinguere tra diverse strutture supramolecolari di fibrille amiloide-beta. I metodi precedenti non erano in grado di sondare direttamente questi legami dell'idrogeno. Con il nostro metodo, sarà presto possibile studiare i legami dell'idrogeno in frammenti chiave di oligomeri tossici che aiuteranno a risolvere le loro strutture supramolecolari. Quello che siamo riusciti a fare ora, è un passo importante verso la completa caratterizzazione strutturale degli oligomeri", dice Oleg N. Antzutkin.

La Luleå University of Technology ha già avviato una collaborazione su quest'ultimo tema con il gruppo del professore Torleif Härd dell'Università Svedese di Scienze Agricole a Uppsala, con la Warwick University e l'Università di Aarhus.

Esaminando i legami dell'idrogeno in fibrille e oligomeri amiloide-beta, con l'aiuto della risonanza magnetica nucleare, il professor Oleg N. Antzutkin e il suo gruppo di ricerca ha sviluppato un metodo che offre una reale opportunità di progettare un interruttore o bloccante degli aggregati di amiloide-beta, prima che diventino più tossici per le cellule nervose e possano causare l'Alzheimer.

I farmaci disponibili oggi non sono in grado di curare la malattia, ma solo di alleviarne i sintomi.

I legami dell'idrogeno sono essenziali per la stabilizzazione di strutture molecolari e supramolecolari nei sistemi biologici. Con la spettroscopia NMR allo stato solido REAPDOR, il professore Oleg N. Antzutkin e il suo gruppo, è riuscito a misurare le distanze tra gli isotopi magnetici 15N e 17O nei gruppi amminici e nei gruppi carbonilici, rispettivamente, delle fibrille di beta-amiloide. In altre parole, il  segnale 15N NMR da amminoacidi 15N e 17O specificamente arricchiti è decrescente, quando 15N e 17O sono nelle vicinanze di spazio tra loro, fatto che indica un legame dell'idrogeno.

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Fonte: Materiale della Luleå University of Technology.

Riferimento: Oleg N. Antzutkin, Dinu Iuga, Andrei V. Filippov, Robert T. Kelly, Johanna Becker-Baldus, Steven P. Brown, Ray Dupree. Hydrogen Bonding in Alzheimer's Amyloid-β Fibrils Probed by15N{17O} REAPDOR Solid-State NMR Spectroscopy. Angewandte Chemie International Edition, 2012; 51 (41): 10289 DOI: 10.1002/anie.201203595.

Pubblicato in ScienceDaily il 5 Novembre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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