成像技术显示肽结构的新细节

圣路易斯华盛顿大学的工程师开发了一种新的成像技术，可以让科学家们更仔细地观察原纤维组装体——包括β淀粉样蛋白的肽堆，最显着的是与阿尔茨海默病有关。

这些交叉β原纤维组装体也是用于医疗应用的设计生物材料中有用的构建模块，但它们与淀粉样蛋白β表亲的相似性令人担忧，β淀粉样蛋白的缠结是神经退行性疾病的症状。研究人员希望了解这些肽的不同序列如何与其不同的毒性和功能相关，无论是天然存在的肽还是它们的合成工程肽。

现在，科学家们可以足够仔细地观察原纤维组装，发现合成肽与β淀粉样蛋白的堆叠方式存在显着差异。这些结果源于华盛顿大学麦凯尔维工程学院电气与系统工程副教授MatthewLew和生物医学工程副教授JaiRudra之间富有成效的合作。

“我们设计显微镜以实现更好的纳米级测量，以便科学能够向前发展，”卢说。

在最近发表在ACSNano上的一篇论文中，Lew和同事概述了他们如何使用尼罗红化学探针来点亮交叉β原纤维。他们的技术称为单分子定向定位显微镜(SMOLM)，利用尼罗红的闪光来可视化由合成肽和β淀粉样蛋白形成的纤维结构。

底线：这些组件比预期的更加复杂和异构。这是个好消息，因为这意味着安全堆叠蛋白质的方法不止一种。通过更好地测量原纤维组装体和图像，生物工程师可以更好地理解蛋白质语法如何影响毒性和生物功能的规则，从而开发出更有效、毒性更低的治疗方法。

首先，科学家需要了解它们之间的差异，由于这些组件的规模很小，这非常具有挑战性。

“使用光学显微镜甚至某些超分辨率显微镜无法辨别这些纤维的螺旋扭曲，因为这些东西太小了，”卢说。

凭借卢实验室过去几年开发的高维成像技术，他们能够看到差异。

典型的荧光显微镜使用荧光分子作为灯泡来突出生物目标的某些方面。在这项工作中，他们使用其中一个探针尼罗红作为周围环境的传感器。当尼罗红随机探索其环境并与原纤维碰撞时，它会发出闪光，他们可以测量这些闪光以确定荧光探针的位置及其方向。根据这些数据，他们可以拼凑出工程原纤维的全貌，这些原纤维的堆叠方式与β淀粉样蛋白等天然原纤维的堆叠方式非常不同。

这些原纤维组装体的图像成为ACSNano的封面，由第一作者WeiyanZhou整理而成，他根据尼罗河红光指向的位置对图像进行了颜色编码。生成的图像是蓝红色流动的肽集合，看起来像河谷。

研究人员计划继续开发SMOLM等技术，为研究纳米尺度的生物结构和过程开辟新途径。

“我们看到了现有技术看不到的东西，”卢说。