Oznaką wielu chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, jest obecność agregatów białkowych zwanych amyloidami. Fibryle amyloidowe tworzą się w wyniku nieodpowiedniego fałdowania różnych białek, które nieprawidłowo oddziałują ze sobą, wywołując poważne patologie.
W ramach finansowanego ze środków UE projektu FIBCAT naukowcy przeprowadzili szczegółowe badanie mające na celu poznanie mechanizmów tworzenia się amyloidów oraz ich cech strukturalnych. Jako systemy modelowe wykorzystano białka Concanavalin A, insulinę i Equine Lysozime oraz połączono zaawansowaną mikroskopię z niskokątowym rozpraszaniem promieniowania rentgenowskiego, aby scharakteryzować agregaty.
Uczonym udało się uzyskać informacje w wysokiej rozdzielczości — niemalże na poziomie pojedynczych atomów — na temat wczesnych zmian strukturalnych towarzyszących agregacji białek. Taka szczegółowa wiedza jest niezbędna do opracowania inhibitorów umożliwiających leczenie chorób neurodegeneracyjnych. Ponadto uzyskano dane na temat właściwości fizycznych struktur amyloidowych, w tym przede wszystkim roli wody w oddziaływaniach między białkami, kinetyki agregacji oraz morfologii ostatecznych agregatów.
W oparciu o te mechanizmy konsorcjum FIBCAT przystąpiło do zbadania procesu agregacji alfa-synukleiny, białka powiązanego z chorobą Parkinsona. Badano szlak agregacji i potencjał różnych produktów pośrednich w zakresie niszczenia błon biologicznych. Monitorowano w czasie rzeczywistym interakcję między białkiem i błoną, odkrywając, że produkty pośrednie były równie toksyczne co ostateczne agregaty.
Jeśli chodzi o zastosowania terapeutyczne, naukowcy wykorzystali małą cząsteczkę tioflawinę T do monitorowania różnych konformacji i stanów strukturalnych białka, a także szereg markerów fluorescencyjnych do określenia właściwości fizykochemicznych agregatów.
Zakłócenie stabilności zagregowanego białka i zapobieganie toksycznemu działaniu fibryli amyloidowych otwiera przed badaczami wiele nowych możliwości leczenia chorób neurodegeneracyjnych. Biorąc pod uwagę związane z tymi schorzeniami pogorszenie jakości życia chorych i ich rodzin, wyniki badań prowadzonych w ramach projektu FIBCAT mają ogromne znaczenie społeczno-ekonomiczne.
