روش های محاسباتی کاوش ‘تاریک تجمع آمیلوئید در مغز’

به عنوان پزشکان و خانواده های بیش از حد می دانم خوبی, هر چند بیماری آلزایمر شده است به شدت مورد مطالعه برای دهه بیش از حد است که هنوز شناخته شده نیست در مورد فرآیندهای مولکولی در مغز است که باعث آن است. در حال حاضر محققان در دانشگاه ماساچوست امهرست می گویند بینش جدید از تحلیلی تئوری و شبیه سازی مولکولی تکنیک های ارائه درک بهتر از آميلوئيد fibril رشد و مغز آسیب شناسی.

به عنوان نویسنده ارشد Jianhan چن یادداشت های “آميلوئيد فرضیه” بود و امیدوار کننده — پروتئین آمیلوئید چیده هستند یکی از ویژگی های مرکزی در, آلزایمر, پارکینسون و دیگر بیماری های عصبی. “اما این روند است که واقعا دشوار است برای مطالعه,” او می گوید. “برای سال های بسیاری از مردم فکر fibril ممکن است مضر عامل در مغز است. اما پس از میلیاردها دلار سرمایه گذاری موفق به ارائه آلزایمر, دارو, است که تفکر این است که واقعا مورد سوال است. ما در حال حاضر بر این باورند که fibril است سمی گونه اما آن را زودتر به فرم محلول oligomers یا پروتو چیده. این چیزی است که ما می خواستم به مطالعه است.”

چن و اولین نویسنده Zhiguang جیا یک دانشمند محقق در چن بیوفیزیک محاسباتی آزمایشگاه کاوش در ساختمان-بلوک پپتید فرم چیده. “ما واقعا افتخار از این کار به بهترین دانش ما برای اولین بار ما را تشریح جامع فرآیند چگونه fibril رشد اتفاق می افتد. ما نشان می دهد که اثرات جهش های بیماری زا بوجود می آیند اغلب از اثرات تجمعی کوچک بسیاری از آشفتگی. توضیحات جامع کاملا حیاتی برای ایجاد اعتماد و ازمایشی فرضیه” او می افزاید. جزئیات خود را در مقیاس چند روش با بسیاری از atomistic شبیه سازی در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.

چن می افزاید: “این روند آهسته است و بسیار پیچیده است. همه خلط مسیرهای معمولا پنهان و هرگز در توصیف جامع و کمی مد. مانند این است که سمت تاریک ماه است.”

چن می گوید خود را مدل “پارامتر و صرفا مبتنی بر فیزیک با اتصالات یا فرضیات مورد نیاز است. ما با ارائه توضیحات کامل از روند و فیزیک فقط می آید به طور طبیعی. این واقعا رضایت بخش; ما احساس می کنیم آن را دستیابی به موفقیت واقعی.”

او و جیا متمرکز برای اولین بار در چگونه پپتید در اختلال راه حل رفتار کنند. روند شروع می شود با پپتید در نیمه گشوده ترکیب چن یادداشت ها. آنها توصیف هر دو مولد و غیر مولد تجمع فرآیندهای است و غیر مولد آنهایی که می تواند یک زمان بسیار طولانی برای خلاص از فعل و انفعالات. “آن را مانند پیاده روی در جنگل بدون یک مسیر” چن می گوید. “مثل یک پیچ و خم. و اگر یک پپتید طول می کشد یک اشتباه مسیر آن را تا بیش از شروع و دوباره امتحان کنید بسیاری از بار.”

کلید بینش بود به حساب این بسیاری از غیر مولد مسیرهای — بیش از حد بسیاری از امکانات — که حرکت کند و باعث “جنبشی تنگنا” او می گوید. یکی دیگر از مهم بینش چن امتیاز است که “چشم انداز انرژی” به عنوان biophysicists تماس آن بسیار مهم است. با “معمول” ساختار پروتئین ها را در وجود خود بزرگ پیچیدگی آنها برابر سرعت دلیل اساسی چشم انداز انرژی است که به خوبی سازمان یافته برای پشتیبانی سریع و کارآمد تاشو.

در مقابل fibril رشد رخ می دهد در یک “واقعا تخت” چشم انداز انرژی او می افزاید. “بسیاری وجود دارد, بسیاری از اشتباهات قبل از اینکه شما سقوط به چاله که منجر به fibril سازند.” بیوشیمی آن را “غیر هدایت شونده جستجو” او می گوید:, و اضافه کرد که “کاراگاه” یک راه خوب برای توصیف آن است.

مدلسازی و توصیف چنین سیستم های غیر هدایت شونده هستند بسیار دشوار است biophysicist یادداشت ها. “برای استفاده از یک شبیه سازی برای پیش بینی روند, شما نیاز به یک شرح کامل از تمام پیچ و خم و یا شما هرگز نمی تواند آن را درک و این تقریبا غیر ممکن است. به توصیف جامع فضای جستجو, شما باید قطعنامه مصالحه پپتید مدل سازی. هنگامی که شما محدود کردن قطعنامه مدل شما قادر به صادقانه گرفتن اثرات بیماری جهش برای مثال.”

او می گوید با این شرایط متضاد — وضوح و کامل — باید راضی در همان زمان. “رویکرد ما این است که اول برای برآوردن هر دو. این یکی از ویژگی های پیشرفت” چن می گوید.

چن می گوید کلیدی الهام بخش برای مقیاس چند الگوریتم آمد از کار نظری از جرمی Schmit یک همکار و نویسنده مقاله از دانشگاه ایالتی کانزاس. “ما نشان می دهد که چگونه برای رسیدن به یک شرح پپتید فرایند جستجو در سطح اتمی است. ما نشان می دهد رویکرد ما به دنبال در چگونه جهش در آميلوئيد بتا پپتید بر fibril رشد. نتایج ما نشان می دهد که ما می تواند تولید مثل آنچه شناخته شده است در مورد این جهش به علاوه عجیب و غریب, غیر additivity از جهش که مشاهده شده است تجربی. این بدان معنی است که دو موقعیت می تواند تغییر و یا یکی را fibril رشد سریعتر اما اگر هر دو در حال جهش fibril رشد می رود به آرامی.”

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im