Исследователи из Университета Торонто в Скарборо (UTSC) использовали инновационный метод для изучения химических взаимодействий, которые участвуют в болезни Паркинсона.
В работе подробно описано, как белок, называемый альфа-синуклеин, взаимодействующий с химическим дофамином мозга, может привести к неправильной укладке белка и гибели нейронов.
Болезнь Паркинсона – нейродегенеративное заболевание, которое приводит к потере моторного контроля и когнитивной функции. Хотя причина точно не известна, болезнь связана с гибелью клеток мозга, которые производят дофамин, химическое вещество, важное для передачи сигналов нейронов. Заболевание также включает белок, называемый альфа-синуклеин, который агрегируется в нейронах людей с этим заболеванием.
Каган Керман, химик отдела физических наук и наук об окружающей среде, и Ян Р. Браун, нейробиолог, основавший Центр нейробиологии стресса UTSC при Департаменте биологических наук, изучил, как дофамин взаимодействует с альфа-синуклеином с образованием агрегатов, которые могут быть токсичными для нейронов.
"Это очень важно," говорит Каган Керман. "Это дает нам новую точку зрения на неправильное сворачивание белков и то, как на них влияет дофамин."
Подобные взаимодействия часто изучаются с помощью микроскопии. Но исследователи UTSC решили использовать электроаналитический метод, называемый вольтамперометрией. Изучая крошечные изменения электрического тока при взаимодействии дофамина и альфа-синуклеина, они смогли определить детали ранних фаз взаимодействия.
Используя эту технику, они смогли подробно описать, как изменения уровня pH и ионной силы раствора влияют на взаимодействие. Они обнаружили, что при более высоких уровнях pH и более высокой ионной силе дофамин гораздо сильнее взаимодействует с альфа-синуклеином, быстрее образуя агрегаты.
Результаты могут иметь значение для понимания и лечения болезни. Обычно дофамин содержится в структурах, называемых везикулами, в которых уровень pH низкий, и допамин вряд ли будет взаимодействовать с альфа-синуклеином. Вне пузырьков дофамин встречается с более высокими уровнями pH и, согласно новому исследованию, с гораздо большей вероятностью взаимодействует с образованием агрегатов.
Анализ проводился с использованием химикатов, нанесенных только на электроды с трафаретной печатью 12.5 мм на 4 мм. Электроды были изготовлены в Университете Осаки, где Керман защитил кандидатскую диссертацию. Поскольку они такие маленькие, электроды позволяли проводить анализ крошечных образцов.
По словам Брауна, этот метод является потенциально более быстрым и дешевым способом изучения неправильного сворачивания белка, и его можно автоматизировать для проверки лекарств, которые могут лечить это заболевание.
Исследование было опубликовано в журнале Chemical Neuroscience, опубликованном Американским химическим обществом.