quarta-feira, 23 de novembro de 2016

Nova técnica de imagem mede a toxicidade de proteínas associadas com a doença de Alzheimer e Parkinson


23 Nov 2016 - Uma nova técnica de imagem de super-resolução permite aos pesquisadores rastrear como as mudanças de superfície nas proteínas estão relacionadas a doenças neurodegenerativas como as doenças de Alzheimer e Parkinson.

Essas proteínas começam em uma forma relativamente inofensiva, mas quando eles se agrupam, algo importante muda.

Os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica de imagem que torna possível estudar porque as proteínas associadas às doenças de Alzheimer e Parkinson podem passar de inofensivas a tóxicas. A técnica utiliza uma tecnologia chamada super-resolução de imagem multi-dimensional que torna possível observar mudanças nas superfícies de moléculas de proteínas individuais como elas aglomeram juntas. A ferramenta pode permitir que os pesquisadores identifiquem como as proteínas se dobram e, eventualmente, se tornam tóxicas para as células nervosas do cérebro, o que poderia auxiliar no desenvolvimento de tratamentos para essas doenças devastadoras.

Os pesquisadores da Universidade de Cambridge estudaram como um fenômeno chamado hidrofobicidade (falta de afinidade para a água) nas proteínas beta-amilóide e alfa-sinucleína que estão associadas com a doença de Alzheimer e Parkinson, respectivamente - mudam à medida que elas se mantêm juntas. Houve a hipótese de que existia uma ligação entre a hidrofobicidade e a toxicidade destas proteínas, mas esta é a primeira vez que foi possível fotografar a hidrofobicidade a essa alta resolução. Detalhes são relatados na revista Nature Communications.

"Essas proteínas começam em uma forma relativamente inofensiva, mas quando eles se agrupam, algo importante muda", disse o Dr. Steven Lee, do Departamento de Química de Cambridge, autor sênior do estudo. "Mas usando técnicas de imagem convencionais, não foi possível ver o que está acontecendo no nível molecular."

Em doenças neurodegenerativas como Alzheimer e Parkinson, as proteínas que ocorrem naturalmente se dobram para a forma errada e aglutinam-se em estruturas semelhantes a filamentos conhecidas como fibrilas amilóides e aglomerados menores e altamente tóxicos conhecidos como oligómeros que se pensa danificar ou matar neurônios. O mecanismo exato permanece desconhecido.

Durante as duas últimas décadas, os pesquisadores têm tentado desenvolver tratamentos que impedem a proliferação desses clusters no cérebro, mas antes de qualquer tratamento poder ser desenvolvido, primeiro precisa haver uma compreensão precisa de como forma oligômeros e por quê.

"Há algo especial sobre oligômeros, e queremos saber o que é", disse Lee. "Desenvolvemos novas ferramentas que nos ajudarão a responder a essas perguntas."

Ao usar técnicas convencionais de microscopia, a física torna impossível fazer zoom antes de um determinado ponto. Essencialmente, há um “borrão” inato à luz, assim que qualquer coisa abaixo de um determinado tamanho aparecerá como um ponto borrão quando visto através de um microscópio óptico, simplesmente porque as ondas de luz se espalham quando são focalizadas em um ponto tão minúsculo. Fibrilas amilóide e oligômeros são menores do que este limite por isso é muito difícil visualizar diretamente o que está acontecendo.

No entanto, novas técnicas de super-resolução, que são 10 a 20 vezes melhores do que os microscópios ópticos, permitiram aos pesquisadores contornar essas limitações e ver os processos biológicos e químicos na nanoescala.

Lee e seus colegas tomaram técnicas de super-resolução um passo adiante, e agora são capazes de determinar não apenas a localização de uma molécula, mas também as propriedades ambientais de moléculas individuais simultaneamente.

Usando sua técnica, conhecida como sPAINT (acúmulo de pontos resolvidos espectralmente para imagens em topografia em nanoescala), os pesquisadores usaram uma molécula de corante para mapear a hidrofobicidade de fibrilas amilóides e oligômeros envolvidos em doenças neurodegenerativas. A técnica sPAINT é fácil de implementar, exigindo apenas a adição de um único gradiente de difração de transmissão para um microscópio super-resolução. De acordo com os pesquisadores, a habilidade de mapear a hidrofobicidade na nanoescala pode ser usada para entender outros processos biológicos no futuro.

A pesquisa foi apoiada pelo Conselho de Pesquisa Médica, o Conselho de Pesquisa de Engenharia e Ciências Físicas, a Royal Society ea Fundação Augustus Newman.

Referência
Marie N. Bongiovanni et al. ‘Multi-dimensional super-resolution imaging enables surface hydrophobicity mapping.’ Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/NCOMMS13544.
Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: University of Cambridge.

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