莱斯大学的科学家正在利用荧光寿命来揭示与阿尔茨海默病相关的肽，疾病控制和预防中心估计，到2060年，这种肽将影响美国近1400万人。
通过使用时间分辨光谱和计算化学的新方法，Angel Martí和他的团队发现了淀粉样蛋白-β聚集体上替代结合位点的实验证据，为开发阿尔茨海默氏症和其他与淀粉样蛋白沉积相关的疾病的新疗法打开了大门。
该研究发表在《化学科学》上。
大脑中的淀粉样斑块沉积是阿尔茨海默氏症的主要特征。“淀粉样蛋白β是一种肽，聚集在患有阿尔茨海默病的人的大脑中，形成这些超分子纳米级纤维或原纤维，”化学，生物工程，材料科学和纳米工程教授，莱斯新兴学者计划的教职主任Martí说。“一旦它们充分生长，这些原纤维就会沉淀并形成我们所说的淀粉样斑块。
“了解分子通常如何与淀粉样蛋白β结合，不仅对于开发与其聚集体具有更好亲和力的药物特别重要，而且对于弄清楚谁是导致脑组织毒性的其他参与者，”他补充说。
Martí小组先前通过弄清楚金属染料分子如何能够与原纤维形成的口袋结合，确定了淀粉样蛋白 - β沉积物的第一个结合位点。分子在分光镜下激发时发出荧光或发光的能力表明存在结合位点。
Martí说，实验室在其最新发现中使用的时间分辨光谱学“是一种实验技术，可以观察分子在激发状态下花费的时间。“我们用光激发分子，分子从光子中吸收能量并达到激发状态，更具能量的状态。
这种通电状态负责荧光。“我们可以测量分子在激发态下花费的时间，这称为寿命，然后我们利用这些信息来评估小分子与β淀粉样蛋白的结合平衡，”Martí说。
除了第二个结合位点外，迈阿密大学的实验室和合作者发现，多种荧光染料实际上不会与淀粉样蛋白沉积物结合。
“这些发现使我们能够创建淀粉样蛋白-β中的结合位点图谱，并记录淀粉样蛋白-β原纤维中形成结合口袋所需的氨基酸组成，”Martí说。
时间分辨光谱对染料分子周围的环境敏感，这一事实使Martí能够推断出第二个结合位点的存在。“当分子在溶液中游离时，由于这种环境，其荧光具有特定的寿命。然而，当分子与淀粉样蛋白纤维结合时，微环境是不同的，因此荧光寿命也是如此，“他解释说。“对于与淀粉样蛋白纤维结合的分子，我们观察到两种不同的荧光寿命。
“该分子没有与淀粉样蛋白β中的独特位点结合，而是与两个不同的位点结合。这非常有趣，因为我们以前的研究只表明了一个结合位点。发生这种情况是因为我们无法使用以前使用的技术看到所有组件，“他补充说。
这一发现引发了更多的实验。“我们决定进一步研究这个问题，不仅使用我们设计的探针，还使用已经在无机光化学中使用了几十年的其他分子，”他说。“我们的想法是找到一种阴性对照，一种不会与β淀粉样蛋白结合的分子。但我们发现，这些我们没有预料到的分子会与β淀粉样蛋白结合，实际上确实以不错的亲和力与它结合。
Martí说，这些发现还将影响“与其他类型的淀粉样蛋白相关的许多疾病”的研究：帕金森氏症，肌萎缩侧索硬化症(ALS)，2型糖尿病，系统性淀粉样。
了解淀粉样蛋白的结合机制也有助于研究非致病性淀粉样蛋白及其在药物开发和材料科学中的潜在应用。
“我们的身体和其他生物体出于与疾病无关的不同原因产生功能性淀粉样蛋白，”马蒂说。“有些生物产生具有抗菌作用的淀粉样蛋白。有些生物体出于结构目的产生淀粉样蛋白，以产生屏障，而另一些生物体则使用淀粉样蛋白进行化学储存。非致病性淀粉样蛋白的研究是一个新兴的科学领域，因此这是我们的研究结果可以帮助发展的另一条道路。
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