科学家揭示阿尔茨海默病:超级计算机辅助新药研发
来自美国圣地亚哥加州大学(UCSD)的科学家们正在学习使用Gordon超级计算机用来对肽类进行研究,他们已经找到了解释与阿尔茨海默病相关的毒性低聚物的新方法。在2月14日发表的《阿尔茨海默病杂志》中,科学家们表示,研究的结果可能会产生药物开发的新目标。
来自SDSC,UCSD,神经科学研究所的专家Igor,专注于一种称作β-淀粉样蛋白的低肽类物质的研究,这种低肽能够与自身配对形成二聚体和低聚物。科学家们使用所有可能的方法来研究这类肽类物质的构象变化动力学,并有望能够整理出与脑部退化相关的低聚物理论。
该研究报道的主要作者Tsigelny指出,“我们在研究中发现了点突变的氨基酸,它可以增强或者抑制低聚物环的形成和毒性,这些错误折叠的神经元蛋白质的聚合物以及肽类可能在神经变性疾病包括阿尔茨海默病中起到了最主要的作用。”
Tsigelny还指出,近期在运算处理速度方面的新改进,已经使他和其他研究人员可以使用多种工具,包括计算机模拟,以采取新的方法对β-淀粉样蛋白二聚体进行研究,而传统的研究方法,如X射线结晶等,不具备稳定性。
研究人员运用了一系列的计算方法,包括分子动力学、分子对接、与膜分子间的相互作用、突变、生物化学以及电子显微镜研究,用来对单体形式的肽以及二聚体形式的肽进行研究。然后观察这些二聚体是如何与其他的肽进行相互作用而形成更大的结构。研究人员发现,这取决于它们的结构,一些二聚体并不能形成进一步的低聚反应,有些形式的毒性低聚物与阿尔茨海默病的发展相关。
“值得注意的是,研究结果发现β-淀粉样蛋白二聚体显示出了比以往所描述的更大的多样性,”Eliezer教授表示,“了解β-淀粉样蛋白二聚体的结构,可能对设计用来阻断毒性低聚物的小分子非常重要。”
根据研究的结果,研究人员目前能够对改变低聚物环形成和其毒性的关键氨基酸进行识别。Masliah指出,目前研究的数据还仅是理论上的,但是为真正的低聚物建模提供了很好的机会。这些由电脑模拟进行的实验可以使β-淀粉单体随机相关联,但是,在阿尔茨海默病患者大脑中,有关低聚物和纤维的形成取决于生化影响的数量,如肽浓度、氧化、神经毒素和酸度。
研究人员还指出,β-淀粉样蛋白二聚体比过去所认为的具有更加积极的作用。这些结果表明,致力于特定β-淀粉样蛋白二聚体的研究,可能对改善轻度认知功能障碍以及阿尔茨海默病早期阶段的情景记忆障碍,具有十分重要的作用。
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