Химик, занимающийся изучением риса, Анхель Марти сказал, что такой мощный зонд может быть благом для исследователей, ищущих способ разрушить амилоидные бляшки, которые образуются в мозгу пациентов с болезнью Альцгеймера. Лаборатория Марти сообщила о молекуле, переключающей свет, в Журнале Американского химического общества. Амир Алиян, аспирант Райс, является ведущим автором статьи.
Марти и его команда изучают красители, состоящие из металлических комплексов, которые люминесцируют при присоединении к амилоидным фибриллам или ДНК.
Они обнаружили, что когда комплексы дипиридофеназина рения связываются с амилоидным фибриллом в пробирке и возбуждаются ультрафиолетовым светом, синтетические молекулы усиливают свою естественную фотолюминесценцию на несколько порядков.
«Большинство красителей уменьшают свою флуоресценцию при непрерывном возбуждении, потому что они фотообесцвечиваются», — сказал Марти. "Этот краситель делает полную противоположность, увеличивая свое излучение каждый раз, когда вы его возбуждаете.«Эффект не так силен, если металлическая молекула либо плавает в растворе, либо прикреплена к отдельным амилоидным цепям», — сказал он.
По его словам, эффект проявляется в два этапа. Зонд включает в себя гидрофобную часть, которая естественным образом связывается с агрегирующими фибриллами и при этом излучает свет, давая исследователям четкий сигнал о том, что происходит агрегация.
Возбуждение комбинированного агрегата и зонда ультрафиолетовым светом увеличивает светоотдачу более чем в сто раз.
Исследователи из Райса подозревают, что резкое увеличение происходит, когда активные формы кислорода атакуют аминокислоты бета-фибриллы амилоида, которые обычно подавляют люминесценцию металлического комплекса.
«Наша гипотеза состоит в том, что при ультрафиолетовом облучении наш (рениевый) металлический комплекс производит активные формы кислорода, и они более агрессивны, чем обычный молекулярный кислород», — сказал Алиян. "Есть сообщения, что комплексы рения способны активировать кислород из одной формы в более агрессивную форму в растворе."
«Это одна из наших теорий», — добавил Марти. "Мы до сих пор не очень хорошо понимаем, что происходит.
Но мы знаем, что помимо увеличения интенсивности излучения, комплекс также химически модифицирует (амилоидный) белок."
Марти сказал, что эксперименты, в которых удалялось как можно больше кислорода, устраняли усиленный эффект флуоресценции. Он сказал, что лаборатория отступила, чтобы протестировать более ранний металлический комплекс на основе рутения, который также показал эмиссию при присоединении к амилоидным фибриллам.
Он не показал усиленного излучения в ультрафиолетовом свете.
«Мы думали, что эффект может происходить с рутением, и мы полностью его упустили, поэтому мы провели контрольный эксперимент, и ничего не произошло», — сказал он.
Это делает рениевый комплекс пока уникальным. По словам Марти, это также дает исследователям возможность узнать больше о бета-амилоидных белках и механике агрегации.
«Нам всегда было интересно узнать, где эти комплексы связываются», — сказал он. «Если они окисляют бета-амилоид на периферии своего сайта связывания, то, отслеживая место окисления, мы узнаем место связывания. Это называется отпечатком.
Это позволит нам конкретно изучить связывание и то, как химическая модификация поверхности белка повлияет на такие факторы, как токсичность и агрегация."
Алиян сказал, что зонд позволяет изучать агрегацию белка в реальном времени, поскольку зонд включается при агрегации. «Невооруженным глазом агрегация не очевидна», — сказал он. "Вам нужен зонд, чтобы следить за процессом и видеть, могут ли потенциальные лекарства подавлять агрегацию или ускорять или замедлять ее.
Затем вы можете запускать анализы с любым лекарством или без него и в различных условиях. Можно подумать, есть ли способы изменить агрегацию бета-амилоида, возможно, есть способы лечить этот процесс."