Exploring The Origin Molecolare Of Blood Clot Flessibilità

Marzo 30, 2016 Admin Salute 0 4
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Coaguli sono una rete tridimensionale di fibre, costituito principalmente del fibrinogeno proteina del sangue, che viene convertito in fibrina durante la coagulazione. Un coagulo di sangue ha bisogno di avere il giusto grado di rigidità e la plasticità di arginare il flusso di sangue quando il tessuto è danneggiato, ma essere abbastanza flessibile in modo da non bloccare il flusso sanguigno e causare infarti e ictus.

In precedenti ricerche, autore senior John W. Weisel, PhD, professore di Biologia Cellulare e dello Sviluppo, ha misurato le proprietà elastiche di singole fibre e ha scoperto che le fibre, che sono lunghe e molto sottili, curva molto più facilmente di quanto si estendono, suggerendo che coaguli deformano in sangue che scorre o sotto altre sollecitazioni, principalmente dalla flessione delle loro fibre.




La ricerca attuale estende tali considerazioni precedenti a livello molecolare, suggerendo un modo che le singole fibre flettono - dal disfacimento delle tre regioni attorcigliati astiformi all'interno molecole del fibrinogeno, chiamati coiled-coil alfa-elica. I ricercatori hanno misurato questo cambiamento tirando fili ingegnerizzati di molecole di fibrinogeno utilizzando un microscopio a forza atomica. Questo coiled-coil "spring" alfa-elica è un motivo comune nella struttura delle proteine, prima identificato più di 50 anni fa, e così la sua stretchiness può avere implicazioni più ampie nel campo della biologia e della medicina.

Comprendendo processi meccanici a livello molecolare, può eventualmente essere possibile vedere come si riferiscono alle proprietà meccaniche delle singole fibre e tutta coagulo. Questa conoscenza può consentire ai ricercatori di fare previsioni circa la funzione di coaguli di fibrina diversamente formate nel sangue circolante o in una ferita. Per esempio, quando la formazione di coaguli non sono abbastanza rigide, problemi di sanguinamento sorgono, e quando coaguli sono troppo rigide, ci possono essere problemi con trombosi, che si ha quando la formazione di coaguli di bloccare il flusso di sangue. Primo autore André Brown, uno studente laureato in fisica a Penn, osserva che questa ricerca è un primo passo verso la comprensione dei meccanismi del rapporto tra coagulo elasticità e la malattia.

Recenti ricerche di altri scienziati hanno dimostrato che una fibra di fibrina potrebbe allungare 4-5 volte la lunghezza iniziale prima di scattare. "Questo è tra i più estensibile, o elastico, di polimeri che qualcuno abbia mai trovato", dice Weisel. "Ma, come è l'allungamento avviene a livello molecolare? Pensiamo parte di esso deve essere lo svolgersi di alcune parti della molecola di fibrina, altrimenti come può allungare così tanto?"

Precedenti ricerche da coautore anziano Dennis Discher, PhD, Professore di Fisica e cellulare e molecolare gruppi Biologia laurea, ha suggerito la possibilità che le strutture alfa-elica di alcune proteine ​​del sangue di cellule si sviluppano a bassi livelli di forza meccanica. Ma "non si sapeva prima che la regione serpentina a spirale della molecola fibrinogeno sarebbe la parte a svolgersi sotto lo stress indotto dal microscopio a forza atomica", osserva Brown.

Una volta che le origini delle proprietà meccaniche dei coaguli sono ben compresi, può essere possibile modulare le proprietà, notare gli autori dello studio. "Se siamo in grado di cambiare un certo parametro forse possiamo fare un coagulo che è più o meno rigido", spiega Weisel. Ad esempio, vari peptidi o proteine, come gli anticorpi, si legano specificamente alla fibrina, che colpisce la struttura coagulo. L'idea sarebbe di utilizzare tali composti nelle persone di modificare le proprietà del coagulo, in modo che possa essere meno ostruttiva e più facilmente disciolto.

In futuro, i ricercatori esamineranno altri processi a livello molecolare e fibre che possono essere responsabili per le proprietà meccaniche di coaguli di sviluppare finalmente un modello che può poi essere utilizzato per prevedere l'effetto delle variazioni in una scala sulle proprietà coagulo in altra scale. Tale modello dovrebbe essere utile per lo sviluppo di trattamenti profilattici e terapeutici per molti aspetti di malattie cardiovascolari e ictus, suggeriscono i ricercatori.

Co-autore Rustem I. Litvinov è anche da Penn. Questa ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health e le scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada.

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