October 19, 2021
Struktur Bahan Beracun Teridentifikasi yang Menghancurkan Saraf di Otak, Menyebabkan Penyakit Alzheimer dan Parkinson

Struktur Bahan Beracun Teridentifikasi yang Menghancurkan Saraf di Otak, Menyebabkan Penyakit Alzheimer dan Parkinson

Alzheimer penyakit – juga disebut demensia – di mana fungsi memori dan kognitif secara bertahap menurun karena deformasi dan kematian neuron, dan penyakit Parkinson yang menyebabkan tremor di tangan dan lengan yang menghambat gerakan normal adalah penyakit neurodegeneratif utama. Baru-baru ini, tim peneliti di POSTECH telah mengidentifikasi struktur agen yang menyebabkan penyakit Alzheimer dan Parkinson terjadi bersamaan.

Tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Joon Won Park dan Ph.D. kandidat Eun Ji Shin dari Departemen Kimia di POSTECH menyelidiki struktur permukaan hetero-oligomer yang ditemukan pada penyakit Alzheimer dan Parkinson yang tumpang tindih, menggunakan mikroskop gaya atom (AFM) untuk mengungkapkan identitas strukturalnya. Studi ini ditampilkan sebagai kertas sampul depan dalam Nano Letters edisi terbaru.

Diketahui bahwa tumpang tindih patologis penyakit Alzheimer dan penyakit Parkinson dikaitkan dengan pembentukan hetero-oligomer yang berasal dari amiloid-beta dan alfa-sinuklein. Akan tetapi, sulit untuk mempelajari perlakuannya karena keterbatasan teknis dalam mengamati strukturnya.

Pemetaan Kekuatan Empat Kali Lipat dari Hetero-Oligomer

Diagram skematik pemetaan gaya empat kali lipat hetero-oligomer yang diturunkan dari amiloid-beta dan alpha-synuclein. Hetero-oligomer dicirikan oleh empat jenis probe AFM yang mengikat antibodi yang mengenali setiap ujung peptida. Kredit: POSTECH

Untuk ini, para peneliti menggunakan AFM untuk mengamati karakteristik permukaan agregat-nano hetero-oligomer yang berasal dari amiloid-beta, yang dikenal sebagai biomarker penyakit Alzheimer, dan alpha-synuclein, yang dikenal sebagai biomarker penyakit Parkinson, di tingkat molekul tunggal.

Nano Letters Mei 2021

Sampul depan Nano Letters. Kredit: POSTECH

Ketika tim peneliti menyelidiki dengan empat ujung AFM yang diimobilisasi dengan antibodi yang mengenali N-terminus atau C-terminus dari setiap peptida, dipastikan bahwa semua agregat adalah hetero-oligomer. Selain itu, dalam kasus hetero-oligomer, dipastikan bahwa probabilitas mengenali ujung peptida lebih tinggi daripada homo-oligomer.[1]

Hasil ini menunjukkan bahwa ujung setiap peptida memiliki kecenderungan lebih besar berada di permukaan hetero-oligomer daripada homo-oligomer, atau ujung peptida yang terletak di permukaan memiliki derajat kebebasan yang lebih besar. Artinya, dapat dipastikan bahwa agregasi antara peptida dikemas lebih longgar dalam hetero-oligomer daripada di homo-oligomer.

Studi ini merupakan studi pertama yang mengamati struktur agregat-nano tak beraturan protein, yang belum pernah teridentifikasi sebelumnya, menggunakan pemetaan empat kali lipat dengan empat tip AFM. Ini berfungsi sebagai dasar eksperimental untuk memverifikasi hipotesis agregasi hetero-oligomer. Ini juga dapat digunakan dalam studi yang berkaitan dengan fenomena tumpang tindih berbagai penyakit neurodegeneratif selain Alzheimer dan Parkinson.

“Sampai saat ini, tidak ada metode yang memadai untuk menganalisis agregat-nano, sehingga tidak mungkin untuk menjelaskan identitas struktural agregat heterogen,” jelas Profesor Joon Won Park. “Karena metode analisis yang dikembangkan dalam penelitian ini dapat diterapkan pada agregat protein amiloid lainnya, ini akan membantu mengidentifikasi penyebab penyakit seperti Alzheimer atau penyakit sapi gila.”

Catatan

  1. Agregat protein berasal dari peptida tunggal (amiloid-beta atau alfa-sinuklein).

Referensi: “Nanoagregat Berasal dari Amyloid-beta dan Alpha-synuclein Ditandai dengan Pemetaan Kekuatan Rangkap Empat Sekuensial” oleh Eun Ji Shin dan Joon Won Park, 12 April 2021, Huruf Nano.
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c00058

Studi ini dilakukan dengan dukungan dari Program Peneliti Pertengahan Karir dan Global Ph.D. Program Beasiswa dari National Research Foundation of Korea.