Nanodiscs捉住错误折叠的蛋白质

当蛋白质错误折叠，堆积并聚集在胰腺中产生胰岛素的细胞周围时，它们会杀死细胞。现在，包括密歇根大学生物物理学家在内的研究人员已经获得了这些蛋白质最具毒性时的结构快照，并将其细化到了原子水平。

研究人员希望这种细节可以帮助寻找针对错误折叠蛋白的药物。

错误折叠的蛋白质团称为斑块或淀粉样蛋白纤维，与许多疾病有关。淀粉样蛋白会干扰阿尔茨海默氏症和帕金森氏症患者大脑中的神经元功能，它们还会杀死胰岛细胞，后者会产生胰岛素来调节2型糖尿病患者的血糖水平。

UM生物物理学和化学教授Ayyusausamy Ramamoorthy说：“总的来说，对细胞的毒性很难证明和表征。”“另一方面，我们需要这样做，以帮助开发潜在治疗药物。”

为了了解蛋白质的结构，研究人员使用了由圆带围绕的脂质层组成的纳米圆盘-它们看起来像一个微型寿司卷。这些被皮带束缚的脂质在聚集期间捕获蛋白质。当研究人员认为折叠蛋白对胰岛细胞毒性最大时，他们便允许该蛋白折叠到纳米盘中的某个位置。

Ramamoorthy说：“纳米光盘就像游泳池和海洋之间的区别。在海洋中，没有边界;游泳池有边界。”

“我们能够在这种受限的膜环境中阻止蛋白质的聚集，因此我们可以在蛋白质变成大量纤维之前对其外观进行监测。”

在这一点上，研究人员使用一种称为核磁共振波谱或NMR的技术来制作蛋白质的原子级图像。就像MRI扫描拍摄身体图像以使医生可以诊断疾病一样，NMR图像可以使蛋白质成像，因此研究人员可以研究它们可能是如何失灵的。

包括UM化学家和生物物理学家Diana Rodriguez Carmago和Kyle Korshavn以及来自慕尼黑工业大学和Helmholtz-Zentrum Muenchen的其他人在内的研究人员，也希望使用该技术来开发和筛选可靶向错误折叠蛋白的药物化合物与衰老相关的疾病，包括阿尔茨海默氏病和病毒疾病。

Ramamoorthy说：“我们正在筛选小分子化合物，看看是否能抑制这种产生淀粉样蛋白的聚集过程。”“对淀粉样蛋白疾病的病理学的科学理解，以及为克服这些问题而开发化合物的需求，这是非常需要的，也是人们期待已久的信息。”

研究人员一直在开发这些“寿司样”纳米光盘，以获取这些攻击蛋白的快照，并对其进行表征，以用于各种生物和生物医学应用。这些纳米光盘还用于研究细胞膜中的其他蛋白质以及不同蛋白质在细胞膜中如何相互作用。当蛋白质处于淀粉样蛋白聚集过程中时，其能够固定蛋白质的能力使研究人员可以使用多种生物物理工具来表征蛋白质。