Identifierad protein-ligandbindning kan bidra till tidig upptäckt av Alzheimers sjukdom

Vid såväl Alzheimers sjukdom som demenssjukdomen Picks sjukdom sker förändringar i proteiner i patientens hjärna så att proteinerna veckar sig på ett onormalt sätt. De proteiner som främst har betydelse är proteiner av typerna amyloid-beta samt tau.

– Det blir en felveckad struktur som gör att proteinerna börjar aggregera och bildar långa fibriller, säger Patrick Norman, professor i Teoretisk kemi.

Proteinerna bildar plack i hjärnan som till slut gör att celler dör. Med hjälp av avancerade datorsimuleringar har forskarna kunnat identifiera var liganden binder till det felveckade tauproteinet vid Alzheimers sjukdom. Resultaten har nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskriften The Journal of Physical Chemistry B och doktoranden Yogesh Todarwal är förstaförfattare till artikeln.

– Vårt arbete kommer att bidra till ökade framtida möjligheter att utforska och lära mer om aggregat av felveckade protein som ligger bakom sjukdomen, säger Yogesh Todarwal.

Liganden tillhör en kategori av luminescenta konjugerade oligotiofener och har tagits fram i samarbete med forskare vid Linköpings universitet under ledning av professor Peter Nilsson.

– Protein-ligandbindningen är kartlagd till en site av det veckade proteinet som är exponerad vid Alzheimers sjukdom men inte vid andra sjukdomsformer, vilket förklarar ligandens specificitet, säger Patrick Norman.

– Det vi nu är på spåren är att med hjälp av kemisk design kunna styra ligandens bindning till amyloida proteiner, fortsätter han.

Omöjligt utan superdatorer

De molekylära dynamiksimuleringarna i projektet har utförts vid superdatorcentret PDC Parallelldatorcentrum på KTH.

– Ett system innehållande 3,4 miljoner atomer simulerades med hjälp av miljontals datortimmar. Utan tillgång till superdatorer, såsom det parallella Dardel-klustret vid KTH PDC, hade det varit omöjligt att fullfölja projektet inom tidsramen för mina doktorandstudier, säger Yogesh Todarwal.

Vad kan denna forskning användas till?

– Det handlar om en ökad grundläggande förståelse samt tidig detektion (av demenssjukdomar). Dessa sjukdomar är per i dag obotliga, men uppstår 10-15 år innan man ser kliniska symtom. Vårt mål är att bidra till möjligheten att bromsa sjukdomsförloppet på ett tidigt stadium, säger Patrick Norman.

Text: Sabina Fabrizi

Läs mer: “Tau Protein Binding Modes in Alzheimer's Disease for Cationic Luminescent Ligands”, diva2:1617153