Wpływ właściwości wody hydratacyjnej na proces powstawania włókien amyloidowych | Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej

Choroba Alzheimera, choroba Parkinsona oraz cukrzyca typu II to powszechnie występujące choroby wpływające na życie milionów osób. Wszystkie te schorzenia mają jedną wspólną cechę, białka albo krótkie peptydy występujące normalnie w zdrowych komórkach zaczynają się łączyć i tworzyć włókniste superstruktury: amyloidy. Procesowi temu towarzyszy powstawanie toksycznych związków, które zakłócają delikatny balans biochemiczny, co może prowadzić nawet do śmierci komórek. We wszystkich tych schorzeniach zachodzi podobny proces i z tego powodu są one czasem nazywane chorobami z akumulacją białek o nieprawidłowej strukturze (ang. Protein Misfolding Diseases).

Głównym celem badań jest uzyskanie wglądu na poziomie molekularnym w proces fibrylacji białka. W ciągu ostatniej dekady postęp wiedzy w tym temacie był znaczący, ciągle jednak pozostaje wiele pytań, na które nie znamy odpowiedzi. W omawianym projekcie zastosowane jest unikalne podejście. Centralnym punktem zainteresowania jest rola wody w procesie amyloidogenezy.

Woda jest niezbędna dla życia i kształtuje procesy biochemiczne w każdej komórce ludzkiego organizmu. Należy więc zapytać jakie jest jej znaczenie w procesie fibrylacji białka. Czy jest możliwe wpłynięcie na wydajność amyloidogenezy poprzez zmianę struktury tego rozpuszczalnika? To drugie zadanie może być łatwo zbadane w warunkach in vitro poprzez dodatek związków niskocząsteczkowych, tak zwanych osmolitów, które posiadają zdolność do modyfikacji struktury otaczającej jej wody.

Osiągnięcie celów projektu będzie możliwe dzięki zaawansowaniu nowoczesnych technik badawczych, tj. spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera, mikroskopii sił atomowych, dichorizmu kołowego w zakresie ultrafioletu oraz spektroskopii fluorescencyjnej. Ten potężny zbiór metod eksperymentalnych zostanie uzupełniony przez symulacje komputerowe, w skład których wejdą obliczenia kwantowo-mechaniczne DFT oraz metody dynamiki molekularnej.

Potencjalne korzyści płynące z projektu wykraczają daleko poza oczywiste zastosowania medyczne. Cząsteczki białka spontanicznie tworzące dobrze zdefiniowane agregaty są wykorzystywane do produkcji nano-materiałów, pozwalają na rozwój inżynierii tkankowej, a nawet mogą być stosowane przy produkcji kosmetyków. Znajomość podstaw fizykochemicznych procesu fibrylacji białek może więc być stosowana jako narzędzie pozwalające projektować nowe materiały o niezwykłych właściwościach.