Karakterisering af individuelle protein aggregater ved infrarød Nanospektroskopi og atomkraften mikroskopi

Fænomenet protein fejl foldning og aggregering resulterer i dannelsen af meget heterogene protein aggregater, som er forbundet med neurodegenerative lidelser som Alzheimers og Parkinsons sygdomme. Især lavmolekylære aggregater, amyloid oligomerer, har vist sig at besidde generiske cytotoksiske egenskaber og er impliceret som neurotoksiner i mange former for demens. Vi illustrerer brugen af metoder baseret på atomkraften mikroskopi (AFM) til at løse den udfordrende opgave at karakterisere de morfologiske, strukturelle og kemiske egenskaber af disse aggregater, som er vanskelige at studere ved hjælp af konventionelle strukturelle metoder eller bulk biopysiske metoder på grund af deres heterogenitet og forbigående karakter. Scanning sonde mikroskopi tilgange er nu i stand til at undersøge morfologien af amyloid aggregater med sub-nanometer opløsning. Vi viser her, at infrarød (IR) nanospektroskopi (AFM-IR), som samtidig udnytter den høje opløsning af AFM og den kemiske anerkendelse magt IR spektroskopi, kan gå videre og gøre det muligt karakterisering af de strukturelle egenskaber af individuelle protein aggregater, og dermed give indsigt i aggregerings mekanismerne. Da den tilgang, vi beskriver, også kan anvendes på undersøgelser af interaktioner mellem protein samlinger med små molekyler og antistoffer, kan den levere grundlæggende oplysninger til udvikling af nye terapeutiske forbindelser til diagnosticering eller behandling af neurodegenerative lidelser.