Срочные новости раздела
Ученые показали эффективность масс-спектрометрии для исследования главного маркера болезни Альцгеймера

Ученые показали эффективность масс-спектрометрии для исследования главного маркера болезни Альцгеймера

Группа ученых Сколтеха под руководством профессора Евгения Николаева совместно с коллегами из МФТИ, Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта (ИМБ РАН) и Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля (ИБХФ РАН) проанализировала возможности масс-спектрометрических методов по исследованию широкого спектра бета-амилоидных пептидов, входящих в число основных биомаркеров болезни Альцгеймера. В журнале Mass Spectrometry Reviews опубликована статья, в которой ученые обобщают последние достижения в этой области, а также сообщают о результатах своего исследования, где с помощью современных масс-спектрометрических методов им удалось обнаружить новый потенциальный триггер ускоренного образования в коре головного мозга амилоидных бляшек, которые считаются одной из причин развития болезни Альцгеймера. Новые технологии на основе масс-спектрометрии помогут не только глубже разобраться в патогенезе болезни Альцгеймера, но и научиться диагностировать ее на ранних стадиях, прогнозировать риск возникновения заболевания и разрабатывать более эффективные терапевтические подходы.

Схема эксперимента и результаты исследования: для анализа использовались трансгенные мыши, в мозге которых формируются бета-амилоидные бляшки, как и у пациентов с болезнью Альцгеймера. Степень изомеризации бета-амилоидных пептидов (по вертикали) определяется интенсивностью масс-спектрометрического сигнала (по горизонтали). Результаты, полученные для мозга человека (зелёная точка), согласуются с результатами, полученными для мозга трансгенных мышей (фиолетовые точки). © Алексей Кононихин

Болезнь Альцгеймера − наиболее социально значимое нейродегенеративное заболевание среди пожилых людей и основная причина развития деменции. К числу наиболее характерных нейропатологических изменений при болезни Альцгеймера относится накопление в коре головного мозга бета-амилоидных пептидов, которые представляют собой фрагменты трансмембранного белка-предшественника бета-амилоида, состоящие из 39-42 аминокислот и различающиеся по длине и биохимическим свойствам. Кроме того, они имеют отличия, обусловленные посттрансляционными модификациями (ПТМ), т.е. изменениями химических свойств аминокислот, которые происходят уже после синтеза белка. Ученые обнаружили, что отдельные ПТМ больше других способствуют образованию бляшек и присутствуют в высоких концентрациях в сенильных бляшках пациентов с болезнью Альцгеймера.

Наблюдая за всем разнообразием бета-амилоидных пептидов, можно повысить точность диагностики и эффективность контроля за прогрессированием заболевания. Наиболее точным и надежным методом анализа различных типов пептидов является масс-спектрометрия.

«Мы стремились наглядно продемонстрировать возможности масс-спектрометрии по исследованию и диагностике болезни Альцгеймера. В нашей обзорной статье мы представили не только результаты собственных исследований, но и достижения других научных групп в этом направлении», − рассказывает один из авторов статьи, старший научный сотрудник Сколтеха Алексей Кононихин. «Благодаря масс-спектрометрии мы вышли на новый уровень в понимании сложности бета-амилоидных пептидов, которые присутствуют в самых разных изоформах по всему организму человека. Мы показали, что при болезни Альцгеймера их состав меняется, а обнаружив отдельные изоформы пептидов, в частности в образце крови пациента, можно диагностировать болезнь Альцгеймера даже на ранней стадии».

Масс-спектрометрия − аналитический метод, широко используемый для анализа пептидов и белков и позволяющий получать информацию о составе биологического образца в виде масс-спектра, который показывает относительное содержание компонентов с разной массой, а, точнее, разным отношением массы к заряду. Поскольку аминокислоты различаются по массе, точное измерение массы пептида и его фрагментов позволяет определить аминокислотную последовательность пептида и наличие ПТМ.

«Использование методов масс-спектрометрии позволило нам не только обнаружить бета-амилоидные пептиды во всем их разнообразии, но и получить более полную картину происходящего. Масс-спектрометрия позволяет лучше понять патогенез болезни Альцгеймера и более точно диагностировать это заболевание, особенно на ранних стадиях», − продолжает Алексей Кононихин.

В отличие от обычных ПТМ, изомеризация аминокислот, имеющая особое значение в случае болезни Альцгеймера, не приводит к изменению массы пептида, поэтому обнаружить его не так просто. В случае бета-амилоидных пептидов особый интерес представляет спонтанная изомеризация 7-й аминокислоты в последовательности – остатка аспарагиновой кислоты. Данная модификация присутствует в большинстве бляшек у пациентов с болезнью Альцгеймера и считается потенциальным триггером накопления бета-амилоидов.

«Мы разработали количественный масс-спектрометрический метод обнаружения изомеризации и исследовали накопление пептидных форм в динамике. Мы впервые продемонстрировали сравнение бета-амилоидных пептидов из образцов ткани головного мозга пациентов с болезнью Альцгеймера и трансгенных мышей с близкой к болезни Альцгеймера симптоматикой. Мы установили, что у трансгенных мышей с возрастом повышается степень изомеризации бета-пептидов в бляшках, причем процесс образования бляшек у этих мышей имеет весьма интересную динамику: в частности, начиная с 7-месячного возраста растет содержание изомеризованных форм, а с 10-месячного возраста происходит быстрое формирование бляшек. Таким образом, наши результаты частично подтверждают гипотезу о том, что изомеризация может служить триггером для образования бляшек, однако для окончательного подтверждения этой гипотезы необходимы дополнительные экспериментальные исследования», − отмечает в заключение Алексей Кононихин.

Представленные авторами результаты свидетельствуют о том, что применительно к исследованиям бляшек у пациентов с болезнью Альцгеймера масс-спектрометрические методы, обладающие высокой чувствительностью и специфичностью, могут стать эффективным инструментом для проверки результатов, полученных другими методами, а также для поиска новых видов бета-амилоидных пептидов. Анализ разновидностей таких пептидов имеет особое значение для уточнения патогенеза болезни Альцгеймера, прогнозирования повышенной степени риска развития заболевания и разработки эффективной терапии.

Статья опубликована в журнале Mass Spectrometry ReviewsИнформация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Посевные культуры и другие растения часто подвергаются атаке со стороны бактерий, вирусов и иных патогенов. В отличие от животных, у растений нет специализированных иммунных клеток, которые могут
подробнее...

Международная группа палеонтологов во главе с учеными из Технологического института Вирджинии (США) описала нового зароподоморфа и дала ему имя. Возраст скелета динозавра, который сохранился почти
подробнее...

Физики из 13 стран рассказали о результатах исследования относительной частоты рождения короткодействующих двухнуклонных корреляций в легчайших зеркальных ядрах, содержащих по три нуклона. Данные были
подробнее...

Коллектив учёных из Сколтеха опубликовал серию из трёх работ, посвящённых разным аспектам проникновения морской соли и других солей в мёрзлый грунт, содержащий газовые гидраты — льдоподобные
подробнее...

Группа ученых из Санкт-Петербурга показала, как работают гены на хромосомах типа ламповых щеток — особой формы хромосом, которые появляются в яйцеклетках кур. Оказалось, что с хромосом происходит
подробнее...

Биологи из Университета Флориды и Нью-Йоркского университета (США) определили, что муравьиные королевы значительно увеличивают выработку инсулина, что способствует развитию яиц. Но матки также
подробнее...

Коллектив зоологов из Чили, Аргентины, Германии и США опубликовал описание  нового вида птиц , обитающего на островах Диего-Рамирес, расположенных в проливе Дрейка примерно в 100 км к юго-западу от
подробнее...

Исследователи из Йельского университета (США) обнаружили, что воздействие света на нанопроволоки, созданные биопленочными сообществами бактерий, может увеличить электропроводность в этих природных
подробнее...

Китайские физики заставили бозе-конденсат атомов распределиться по синтетической импульсной решетке, полученной с помощью встречных лазеров с различным набором частот. Такая система понадобилась им,
подробнее...

Ученые физического факультета МГУ вместе с коллегами из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН и Национального исследовательского университета МИЭТ придумали способ кодировать
подробнее...

Ученые МГУ предложили новую молекулярную систему для управления активностью генов. В ее основе лежит искусственно сконструированный комплекс на базе вирусного фермента, способный присоединяться к
подробнее...

В настоящее время науке известны онкогенные мутации в более чем 300 генах, и зачастую возникает необходимость ранжировать их, чтобы определить мишени для основного воздействия при лечении. Но в
подробнее...

Новое исследование на мышах — и небольшое испытание, уже проведенное на людях — открывает перспективы лечения, которое поможет уменьшить когнитивные проблемы у людей с синдромом Дауна.
подробнее...

Испанские исследователи из Университета Овьедо изучили геном медузы Turritopsis dohrnii, известной как «бессмертная медуза». В отличие от родственных видов, эта медуза способна при определенных
подробнее...

Российские ученые предложили микробиологический метод, позволяющий эффективно синтезировать урсодезоксихолевую кислоту — препарат, который широко используется при лечении различных заболеваний печени.
подробнее...

Физики-теоретики обнаружили, что в концентрических кольцах фотонов, которые вращаются вокруг черных дыр, есть конформная симметрия — внешние кольца являются увеличенной копией внутренних. Для этого
подробнее...

Сотрудники биологического факультета МГУ создали первую полную электростатическую карту поверхности SARS-CoV-2. Она показывает распределение зарядов на компонентах оболочки коронавируса и позволяет
подробнее...

Необычный эффект, полученный индийскими коллегами в плазменно-пылевой системе, объяснили ученые Московского физико-технического института и Объединенного института высоких температур РАН. Эксперимент
подробнее...