Figura 1. Esquemas para identificar el índice de cociente de demencia (DQ). El monómero Las formas oligoméricas y fibrilares de la proteína Aβ se distinguen usando medidas de conductancia de campo cercano de THz. Independientemente de la concentración de proteínas, el índice DQ va de cero a uno:casi cero es un estado de monómero, un valor de 0,64 indica la presencia de oligómeros, y uno corresponde al estado de fibrillas más avanzado. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Físicos del Centro de Física Integrada de Nanoestructuras (CINAP), dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS, Corea del Sur), han informado de un nuevo método para identificar el estado de agregación de las proteínas beta amiloide (Aβ) en solución. Publicado en ACS Nano , este hallazgo podría representar un paso adelante en el diagnóstico precoz de la enfermedad de Alzheimer.
La acumulación gradual de Aβ en el cerebro conduce a una demencia incurable. La progresión de la enfermedad está fuertemente correlacionada con la forma de las proteínas Aβ:los monómeros de tamaño de 4 nm evolucionan a oligómeros de varios cientos de nanómetros y alcanzan el estado fibrilar formando placas de hasta unas pocas decenas de micrómetros de tamaño.
Los investigadores discernieron claramente las diferentes etapas de Aβ utilizando mediciones de conductancia de campo cercano de THz. Esta técnica mide la energía absorbida por las moléculas en una banda de energía de alrededor de 1-10 meV (o 0.2-2.4 THz), y se considera una técnica eficaz para investigar la transformación de macromoléculas biológicas sin generar calor. Los científicos midieron cómo las proteínas Aβ en la solución son perturbadas por la radiación THz incidente y notaron que los resultados estaban correlacionados con la forma de las proteínas Aβ:monómero, oligómero y fibrilla. Luego, derivaron la conductancia óptica, que disminuye con la evolución de los estados de fibrilización y aumenta con la elevación de las concentraciones molares.
Figura 2. Configuración experimental. (a) Muestras de las proteínas Aβ en el monómero (M), El oligómero (O) y la forma de fibrilla (F) se analizan dentro de pequeños pocillos intercalados por placas de zafiro. Con una pequeña cantidad de muestra, fue posible detectar señales de THz sin ruido. (b) Preparación de muestras basada en solución para el sistema de espectroscopía de dominio del tiempo de campo cercano THz. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Dado que las etapas progresivas de la enfermedad se pueden diferenciar simplemente con esta técnica, el equipo derivó un cociente de demencia (DQ) a partir de la conductancia óptica, utilizando el llamado modelo Drude-Smith. Un valor de DQ de alrededor de uno indica que Aβ está en un estado de fibrillas, alrededor de 0,64 un estado oligomérico, y casi cero está en un estado monomérico.
"Creemos que nuestro resultado nos da un cambio de paradigma significativo en el campo de la investigación de la enfermedad de Alzheimer, Dado que el cociente de demencia se identifica claramente a partir de la medición de la conductancia sin etiqueta de diferentes estados estructurales de la proteína Aβ, "dice Chaejeong Heo, uno de los principales autores de este estudio. Director del CINAP, Young Hee Lee añade:"Este índice puede ser útil para la detección temprana de la agregación y fibrilización de la proteína Aβ tóxica observada en la enfermedad de Alzheimer".
