Исследователи СПбГУ создали новую теорию диффузионных экспериментов с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для изучения амилоидных фибрилл — ключевых факторов, провоцирующих различные формы деменции, включая болезнь Альцгеймера. Взяв теорию за основу, исследователи показали, что с помощью диффузионного фильтра можно разделять спектральные сигналы фибрилл и других компонентов амилоидогенного образца и получать их индивидуальный спектр. Долгое время это считалось невозможным. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Angewandte Chemie.Болезнь Альцгеймера — это распространенное нейродегенеративное заболевание, при котором происходит постепенная гибель нейронов, как следствие, возникает деменция. Точный механизм и причины развития расстройства пока не открыты, но известно, что в мозге больных происходит образование амилоидных бляшек. Бляшки состоят из амилоидных фибрилл — особых нитевидных образований, формируемых амилоидными белками.«Число больных с нейродегенеративными расстройствами в будущем будет расти. Лекарств от этих заболеваний, к сожалению, до сих пор не найдено», — рассказывает один из авторов исследования Николай Скрынников, заведующий лабораторией биомолекулярного ЯМР СПбГУ, профессор, PhD.По его словам, в структурных особенностях амилоидных отложений ученые разобрались совсем недавно. Но более детальное изучение процесса амилоидогенеза связано с рядом препятствий. В частности, потому, что в тканях мозга амилоидные фибриллы сосуществуют с другими структурными формами амилоидогенного белка — мономерами, протеолитическими фрагментами и различными олигомерами, часть из которых служит «зародышами» для построения новых фибрилл. Анализировать такую смесь довольно тяжело, так как, например, при исследовании методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) получается множество спектров, которые отражают не только интересующие ученых фибриллы, но и другие состояния белка. Поэтому специалисты ищут способы, которые бы позволили разделить спектральные сигналы фибрилл и сопутствующих им других структурных форм.Наиболее очевидным и простым методом, применимым для этой цели, является так называемый «диффузионный фильтр». Это специальный ЯМР-эксперимент, позволяющий отделять сигналы от тяжелых фибрилл и остальных (более подвижных) компонентов образца. По этой причине, по мнению авторов, различить разогнавшееся бревно и быструю хвоинку становится невозможным, — объясняет Николай Скрынников, — но это совсем не так».Ученые СПбГУ проверили выдвинутый оксфордскими коллегами тезис и не только опровергли его, но и создали новую теорию диффузионного эксперимента ЯМР. Причем исследователи описали суть явления тремя методами: аналитическим — вывели компактную формулу, отражающую результаты эксперимента; численным — решили дифференциальное уравнение с помощью подходящего численного алгоритма; методом Монте-Карло — путем компьютерного моделирования случайных перемещений фибриллы в растворе. В итоге все три метода показали фактически идентичные результаты, подтвердив тем самым верность полученной теории.Для экспериментальной проверки новой теории был избран белок Sup35, обладающий амилоидогенными свойствами. Большая роль в изучении этого белка принадлежит ученым Университета. Используя Sup35 в качестве модельной молекулы, команда исследователей из лаборатории биомолекулярного ЯМР СПбГУ совместно с учеными кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ на практике доказала, что использование диффузионного фильтра в образцах, содержащих амилоидные фибриллы, возможно. Исследователям удалось получить спектр фибрилл, «очищенный» от прочих спектральных сигналов.«20–30 лет назад ученые слабо понимали, что происходит в мозге человека при наступлении деменции.InScience