वैज्ञानिकों के अग्रिम ज्ञान neurodegenerative fibril गठन — ScienceDaily


के रूप में चिकित्सकों और परिवारों को पता है बहुत अच्छी तरह से, हालांकि अल्जाइमर रोग किया गया है तीव्रता से अध्ययन किया दशकों के लिए, बहुत ज्यादा है, अभी भी नहीं जाना जाता है के बारे में आणविक मस्तिष्क में प्रक्रियाओं का कारण है कि यह. अब शोधकर्ताओं पर विश्वविद्यालय के मैसाचुसेट्स एमहर्स्ट कहने से नए अंतर्दृष्टि विश्लेषणात्मक सिद्धांत और आणविक सिमुलेशन तकनीक की पेशकश की एक बेहतर समझ amyloid fibril विकास और मस्तिष्क विकृति.

के रूप में वरिष्ठ लेखक Jianhan चेन नोट्स, “amyloid परिकल्पना” होनहार था — amyloid प्रोटीन तंतु कर रहे हैं एक केंद्रीय सुविधा में अल्जाइमर, पार्किंसंस रोग और अन्य neurodegenerative रोगों. “लेकिन इस प्रक्रिया में है, वास्तव में अध्ययन करने के लिए मुश्किल है,” वह कहते हैं । “कई वर्षों के लिए लोगों के बारे में सोचा fibril हो सकता है हानिकारक कारक मस्तिष्क में. लेकिन बाद में अरबों डॉलर का निवेश में विफल रहा है वितरित करने के लिए एक अल्जाइमर दवा है, सोच रही है कि वास्तव में पूछताछ की । हम अब मानना है कि fibril नहीं है विषाक्त प्रजातियों, लेकिन यह पहले रूपों, घुलनशील oligomers या आद्य-तंतुओं. है कि हम क्या करना चाहता था का अध्ययन करने के लिए.”

चेन और पहले लेखक Zhiguang जिया, एक वैज्ञानिक अनुसंधान में चेन के कम्प्यूटेशनल खगोल प्रयोगशाला, कैसे पता लगाया बिल्डिंग ब्लॉक पेप्टाइड्स के रूप तंतुओं. “हम वास्तव में कर रहे हैं इस काम पर गर्व है, क्योंकि करने के लिए, हमारे ज्ञान का सबसे अच्छा, पहली बार के लिए हम वर्णित है व्यापक की प्रक्रिया कैसे fibril विकास हो सकता है । हम उदाहरण देकर स्पष्ट करना है कि के प्रभाव रोग के कारण म्यूटेशन अक्सर से उठता संचयी प्रभाव के कई छोटे perturbations. एक व्यापक वर्णन बिल्कुल महत्वपूर्ण है उत्पन्न करने के लिए विश्वसनीय और परीक्षण योग्य परिकल्पना,” वह कहते हैं । विवरण अपनी बहु पैमाने पर दृष्टिकोण के साथ कई atomistic सिमुलेशन में हैं कार्यवाही के नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज.

चेन कहते हैं, “इस प्रक्रिया धीमी है और बहुत जटिल है । सभी अनुत्पादक रास्ते हैं, आमतौर पर छिपा हुआ है और नहीं किया गया है में वर्णित एक व्यापक और मात्रात्मक फैशन. यह है की तरह चंद्रमा की डार्क साइड.”

चेन कहते हैं, उनके मॉडल “पैरामीटर-नि: शुल्क और विशुद्ध रूप से भौतिकी पर आधारित है, के साथ कोई फिटिंग या मान्यताओं की जरूरत है । हम उपलब्ध कराने के एक पूरी प्रक्रिया का विवरण और भौतिकी सिर्फ बाहर आता है स्वाभाविक रूप से. यह वास्तव में संतोषजनक; हम लगता है कि यह एक असली सफलता है।”

वह और जिया पर पहले ध्यान केंद्रित कैसे पेप्टाइड्स में अव्यवस्थित समाधान के साथ व्यवहार करते हैं । प्रक्रिया शुरू होने के साथ पेप्टाइड्स में एक आंशिक रूप से सामने आया रचना, चेन नोट्स. वे का वर्णन दोनों उत्पादक और गैर-उत्पादक एकत्रीकरण प्रक्रियाओं और बाहर बिंदु है कि गैर-उत्पादक लोगों को ले जा सकते हैं एक बहुत लंबे समय से छुड़ाना करने के लिए बातचीत की है । “यह की तरह जंगल में लंबी पैदल यात्रा के बिना एक रास्ता है,” चेन कहते हैं । “यह एक भूलभुलैया की तरह. और अगर एक पेप्टाइड लेता है एक गलत मार्ग है, यह शुरू से अधिक है और पुन: प्रयास कई, कई बार.”

एक महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि के लिए किया गया था के लिए खाते में इन कई गैर-उत्पादक रास्ते भी कई संभावनाओं-कि धीमी गति से आंदोलन और कारण एक “काइनेटिक टोंटी,” वह कहते हैं । एक अन्य महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि, चेन, बताते है कि “ऊर्जा परिदृश्य” के रूप में biophysicists इसे कहते हैं, के लिए महत्वपूर्ण है । के साथ “सामान्य” संरचित प्रोटीन, के बावजूद उनके महान जटिलता, वे गुना जल्दी से, क्योंकि अंतर्निहित ऊर्जा परिदृश्य, अच्छी तरह से संरचित समर्थन करने के लिए त्वरित, कुशल तह.

इसके विपरीत, fibril विकास में होता है एक “वास्तव में फ्लैट” ऊर्जा परिदृश्य में, वह कहते हैं. “वहाँ रहे हैं कई, कई गलतियों से पहले, आप छेद में गिर जाते हैं कि करने के लिए नेतृत्व करेंगे fibril गठन.” जीव रसायन है कि यह “unguided खोज,” वह कहते हैं, उनका कहना है कि “bumbling” है के लिए एक अच्छा तरीका यह वर्णन है.

मॉडलिंग और निस्र्पक इस तरह के unguided सिस्टम बहुत मुश्किल हैं, biophysicist नोटों. “का उपयोग करने के लिए एक सिमुलेशन की भविष्यवाणी करने के लिए प्रक्रिया के लिए, आप की जरूरत है एक पूर्ण विवरण के पूरे भूलभुलैया या आप कभी नहीं समझ सकता है, और यह लगभग असंभव है. का वर्णन करने के लिए व्यापक खोज अंतरिक्ष में है, तो आप चाहिए समझौता संकल्प के पेप्टाइड मॉडलिंग । जब आप सीमा के संकल्प मॉडल के साथ, आप में सक्षम हो जाएगा नहीं करने के लिए ईमानदारी से कब्जा प्रभावों के रोग परिवर्तन, उदाहरण के लिए.”

वह कहते हैं, इन परस्पर विरोधी आवश्यकताओं-संकल्प और पूर्णता — संतुष्ट होना चाहिए एक ही समय में. “हमारा दृष्टिकोण है करने के लिए पहली बार दोनों को संतुष्ट. इस में से एक है हमारे तकनीकी सफलताओं,” चेन कहते हैं ।

चेन कहते हैं, एक महत्वपूर्ण प्रेरणा के लिए बहु पैमाने पर एल्गोरिथ्म से आया सैद्धांतिक काम से जेरेमी Schmit, एक सहयोगी और सह लेखक कागज के कन्सास स्टेट यूनिवर्सिटी से. “साथ में, हम दिखाने के कैसे प्राप्त करने के लिए एक विवरण पेप्टाइड के खोज की प्रक्रिया पर परमाणु स्तर. हम हमारे दृष्टिकोण का प्रदर्शन देखकर कैसे म्यूटेशन में amyloid बीटा पेप्टाइड को प्रभावित fibril विकास. हमारे परिणाम बताते हैं कि हम पुन: पेश कर सकते हैं कि क्या बारे में जाना जाता है इन म्यूटेंट, प्लस अजीब गैर-additivity परिवर्तन की है कि मनाया जाता है प्रयोगात्मक. इसका मतलब यह है कि दो पदों बदलना कर सकते हैं और या तो एक जाएगा बनाने fibril विकास तेजी से जाना है, लेकिन अगर दोनों उत्परिवर्तित कर रहे हैं, fibril विकास धीरे से चला जाता है.”



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