Malattie Neurodegenerative: nuovo metodo di studio

Malattie Neurodegenerative: nuova tecnica, quantifica la tensione superficiale e la viscosità di particelle per capire come evolvono queste patologie

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Malattie Neurodegenerative
Ph. @Gerd Altmann

Alcune proteine contenute nelle cellule, possono separarsi in piccole particelle esattamente come accade per le gocce d’olio nell’acqua; e questo processo potrebbe essere legato alle malattie neurodegenerative che colpiscono le persone anziane.

I ricercatori della Rutgers hanno sviluppato un nuovo metodo per quantificare le molecole proteiche coinvolte in queste malattie.
La nuova tecnica, quantifica simultaneamente la tensione superficiale e la viscosità, o spessore, delle piccole particelle proteiche; tutto questo aiuterà gli scienziati a studiare come esse cambiano, aprendo la strada a una migliore comprensione dei meccanismi di queste patologie. E ancora, allo sviluppo di trattamenti farmacologici. Lo studio è apparso sulla rivista Biophysical Reports.

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Il team ha studiato i condensati biomolecolari, ovvero goccioline liquide che si formano attraverso la separazione di fase liquido-liquido di proteine e RNA all’interno delle cellule, in un processo simile proprio a quello dell’olio sull’acqua.

Malattie Neurodegenerative: lo studio

Le proprietà materiali di queste goccioline proteiche, sono importanti perché giocano ruoli fondamentali nelle malattie neurodegenerative come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA); e ancora il morbo di Alzheimer e Parkinson. L’idea di base è che le goccioline liquide di alcune proteine, possono trasformarsi in grumi, o aggregati di molecole; che sono oltretutto segni distintivi di queste patologie.

Sorprendentemente, non ci sono metodi consolidati per quantificare le proprietà materiali di queste gocce di proteine; soprattutto perché sono molto piccole – circa un trilionesimo del volume di una goccia di pioggia.

Però, i ricercatori hanno sviluppato un metodo semplice. Prendendo ispirazione da come si beve attraverso una cannuccia e osservando la pressione di aspirazione in bocca e la velocità con cui la bevanda scorre attraverso la stessa, è possibile stabilire qual è la caratteristica della bevanda liquida.

Allo stesso modo, si possono misurare le proprietà materiali delle goccioline di proteine, osservando come una di esse si muove dentro e fuori la punta di un minuscolo tubo di vetro, chiamato micropipetta.

Differenza tra le goccioline proteiche e i liquidi comuni

Continuando con lo stesso esempio – cioè gocce di liquidi comuni come olio e acqua – l’équipe ha scoperto che è necessaria una pressione estrema per spostarle in una micropipetta, e superare l’alta tensione superficiale di questi liquidi, in un passaggio così stretto.

Di contro, una volta che la tensione è superata, l’olio e le goccioline d’acqua si muovono troppo velocemente per essere catturate dalla telecamera; questo a causa della loro bassa viscosità.

I ricercatori hanno rilevato, però, che le goccioline di proteine hanno la giusta tensione superficiale e viscosità per essere studiate quantitativamente usando una micropipetta.

“Il fatto che possiamo applicare la tecnica della micropipetta per misurare accuratamente i condensati biomolecolari, evidenzia una grande differenza tra le goccioline proteiche e i liquidi comuni: la tensione superficiale delle goccioline proteiche è migliaia di volte inferiore; mentre la loro viscosità è migliaia di volte superiore a quella dell’olio o dell’acqua“; ha dichiarato l’autore senior Zheng Shi, un assistente professore del Dipartimento di Chimica e Biologia Chimica alla Rutgers-New Brunswick.

Ora possiamo finalmente studiare in modo quantitativo come le proprietà materiali delle goccioline di proteine cambiano durante la neurodegenerazione. Prevediamo che questa tecnica sarà ampiamente applicabile e risolverà diverse limitazioni riguardanti gli approcci attuali. Aprirà le porte per svelare i meccanismi e facilitare i progressi terapeutici nel trattamento di queste malattie“.