Alzheimer: Superspreader-Fibrillen

Verbreitung im Gehirn
mg
Fibrillenaktivität
Hochaktive Eiweißstrukturen unter dem Rasterkraftmikroskop: Helle Bereiche zeigen die besonders hohe Aktivität der Nanometer-dünnen Fibrillen an. © Empa
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Bei Alzheimer lagern sich falsch gefaltete Eiweiße im Gehirn an, bisher konnte dieser Prozess doch noch nie genau beobachtet werden. Mit dem Rasterkraftmikroskop wurde nun stundenlang beobachtet, wie sich die toxischen Moleküle anlagern.

Dass sich die falsch gefalteten Eiweiße im Gehirn bei Alzheimer anlagern, ist schon lange bekannt. Dazu gehört auch das Amyloid-β-Protein, was Ziel vieler Therapieansätze gegen Alzheimer ist. Doch wie genau sich die Eiweiße zu Fasern zusammenlagern, den sogenannten Fibrillen, war bisher nicht bekannt. Mithilfe eines Rasterkraftmikroskops konnten Forschende erstmals stundenlang dabei zusehen, wie sich die Fibrillen bilden.

Stundenlange Beobachtungen der Fibrillen

Dank der neuen Methode können die Proteine unverändert beobachtet werden. Bei anderen Methoden, beispielsweise Färbetechniken, lässt sich eine Veränderung der Proteinstrukturen nicht ausschließen, wodurch keine aussagekräftigen Ergebnisse möglich sind. Sie werden in einer Salzlösung bei Raumtemperatur untersucht und kommen damit den physiologischen Bedingungen im menschlichen Körper näher.

Das Rasterkraftmikroskop konnte damit die weniger als zehn Nanometer großen Fibrillen präzise abbilden und den Prozess ihrer Bildung darstellen. Dank molekularer Modellrechnungen verglichen die Forschenden ihre Beobachtungen und ermittelten so einige Subtypen, darunter auch die sogenannten „Superspreader“. Sie zeichnen sich durch ihre besonders hohen katalytischen Fähigkeiten an Kante und Oberfläche aus. Hier können sich weitere der toxischen Moleküle anlagern und es bilden sich neue Fibrillen von diesen Keimstellen aus. Diese Superspreader-Fibrillen sind offenbar für die Verbreitung der Krankheit im Gehirngewebe verantwortlich.

Durch die Erkenntnis, wie sich die Fibrillen bilden und weiter verbreiten, erhoffen sich die Forschenden neue Möglichkeiten, das Voranschreiten von Demenzerkrankungen beobachten oder schon frühzeitig diagnostizieren zu können.

Literatur:
Nirmalraj PN , Bhattacharya S, Thompson D. Accelerated Alzheimer’s Aβ-42 secondary nucleation chronologically visualized on fibril surfaces. Science Advances (2024); DOI: 10.1126/sciadv.adp5059

Quelle: idw

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