Newswise — Поиск ответов на болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные расстройства остается одной из наиболее актуальных целей в исследованиях мозга. Мачей Дж. Ставиковски, доктор философии, доцент кафедры химии и биохимии в Научном колледже Чарльза Э. Шмидта Атлантического университета Флориды, считает, что ключ может лежать в понимании того, как холестерин и другие липиды перемещаются через клетки и влияют на их взаимодействие.

«Хорошо известно, что липиды и болезнь Альцгеймера связаны», — сказал Ставиковски, член Института мозга Стайлза-Николсона ФАУ. «Липидный дисбаланс может привести к образованию амилоидных бляшек – крупных белковых сгустков, которые нарушают функцию клеток, что является признаком болезни Альцгеймера.

Его команда, в которую входит Ци Чжан, доктор философии, доцент кафедры химии и биохимии ФАУ и член Института мозга Стайлза-Николсона ФАУ, сосредоточилась на разработке передовых инструментов для исследования взаимосвязи между липидами и клеточными функциями. .

Холестерин является важнейшим компонентом клеточных мембран, обеспечивающим выработку гормонов, стабильность мембран и передачу сигналов. Однако нарушения перемещения холестерина между клеточными компартментами могут играть роль в развитии болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний. Чтобы изучить это, Ставиковски и его команда разработали новые флуоресцентные зонды холестерина (CND), предназначенные для отслеживания холестерина в клеточных мембранах.

Новое исследование, опубликованное в Scientific Reports, демонстрирует, как зонды CND могут помочь в визуализации холестерина в живых клетках. Объединив компьютерное моделирование с визуализацией живых клеток, исследователи обнаружили, как различные конструкции зондов влияют на поведение зондов холестерина.

Эти инновационные исследования могут улучшить наше понимание того, как дисбаланс холестерина способствует болезни Альцгеймера и другим нейродегенеративным расстройствам. Понимая роль холестерина в формировании амилоидных бляшек и клеточной передаче сигналов, исследователи могли бы разработать лекарства для модуляции активности липидов, что потенциально приведет к новым методам лечения или профилактическим стратегиям.

«С помощью этих зондов мы теперь можем визуализировать движение и распределение холестерина в живых клетках с беспрецедентной детализацией», — сказал Ставиковски, старший автор исследования.

Зонды CND разработаны с использованием каркаса из 1,8-нафталимида (ND), который известен своими уникальными свойствами флуоресценции, включая большие стоксовы сдвиги и чувствительность к изменениям окружающей среды. Эта новая конструкция допускает модульную настройку, что позволяет исследователям адаптировать зонды с различными головными группами и линкерами для удовлетворения конкретных экспериментальных требований. Результаты показывают, что модификация головных групп или линкеров может повысить чувствительность зондов и их способность таргетинга.

Эти зонды подразделяются на три различных типа. Нейтральные зонды имеют тенденцию легко агрегировать, но их клеточное поглощение ограничено. С другой стороны, заряженные зонды демонстрируют улучшенную растворимость и лучшее взаимодействие с клеточными мембранами. Зонды, содержащие гидроксильные группы, дополнительно усиливают водородные связи и взаимодействия липидов, что делает их особенно эффективными для изучения поведения мембран.

Кроме того, некоторые варианты зондов CND чувствительны к pH, что позволяет исследователям отслеживать движение холестерина в органеллах с различной кислотностью, таких как лизосомы и липидные капли. По сравнению с традиционными датчиками холестерина эти инструменты обладают превосходными флуоресцентными свойствами и более точным отслеживанием динамики холестерина, обеспечивая более глубокое понимание клеточных процессов.

«Холестерин необходим для функционирования мозга, но его нарушение регуляции может быть ключевым фактором прогрессирования заболевания», — сказал Ставиковски. «Наши новые инструменты позволяют понять, как холестерин влияет на клеточные процессы, и могут помочь определить терапевтические цели для таких состояний, как болезнь Альцгеймера».

Флуоресцентные зонды холестерина, созданные исследовательской группой, могут применяться не только при лечении болезни Альцгеймера, но и потенциально использоваться в мембранной биологии, динамике липидов и доставке лекарств. Объединив экспериментальные методы с компьютерным моделированием, команда FAU заложила основу для разработки более совершенных флуоресцентных зондов холестерина, которые можно использовать для изучения широкого спектра нарушений, связанных с липидами.

Эти зонды представляют собой универсальные инструменты, которые можно адаптировать для различных исследовательских нужд, что знаменует собой важный шаг вперед в понимании роли холестерина в клеточном здоровье и заболеваниях.

Соавторы исследования: Чжан; Винсент Рубио, доктор философии; Николас МакИнчак; Генезис Фернандес; Дана Бенавидес; Диана Эррера; и Кэтрин Хименес; все выпускники ФАУ; и Хейли Меса, аспирантка Института мозга Стайлза-Николсона ФАУ; и Джонатан Мид, выпускник FAU и лаборант.

— ФАУ —

О Атлантическом университете Флориды: Атлантический университет Флориды, основанный в 1961 году, официально открыл свои двери в 1964 году как пятый государственный университет Флориды. Сегодня университет обслуживает более 30 000 студентов и аспирантов в шести кампусах, расположенных вдоль юго-восточного побережья Флориды. В последние годы университет удвоил свои расходы на исследования и опередил своих коллег по показателям успеваемости студентов. Благодаря сосуществованию доступа и превосходства FAU воплощает инновационную модель, в которой исчезают традиционные пробелы в достижениях. FAU признан учреждением, обслуживающим латиноамериканцев, признан лучшим государственным университетом по версии US News & World Report и учреждением с высокой исследовательской деятельностью по версии Фонда Карнеги по развитию преподавания. Для получения дополнительной информации посетите www.fau.edu .