探讨阿尔茨海默氏症的起源带晶体管。

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所属分类:物理学

阿尔茨海默氏症帕金森病发病的主要嫌疑人是一种正常的良性酶,对于神经系统的正常发育至关重要。然而,在某些条件下,它的化学结构发生变化并且变得流氓,导致伴随痴呆症的神经破坏。

世界各地的研究人员正在密切研究这种名为Cdk5的酶,以了解其动态,并最终找到减轻或消除其损害的方法。现在,美国国家标准与技术研究院(NIST)的科学家及其同事设计了一种新颖,高度敏感的系统 实时跟踪Cdk5的活动,灵敏度比以前提高10倍以上。

“这种技术的敏感性可以实现一类新的测试,可以在出现第一个症状之前的几年甚至几十年内早期发现阿尔茨海默病等神经系统疾病,”美国国立卫生研究院(NIH)的共同研究员HarishPant表示。。“重要的是,这种诊断测试可以是非侵入性的,使用血液或血小板制成。”

看着标签

“研究这些分子的传统方法是用放射性或荧光示踪剂标记生物学科,”NIST研究员ArvindBalijepalli说道,他与NIST的SonLe和CurtRichter以及Pant合作开发了新系统。他们在纳米科学杂志上在线报告他们的研究结果。

“今天进行测量,”Balijepalli说,“你将酶和它们的底物[它们的生化目标]放在试管中,用特殊标记的化学物质一起孵育一段时间,然后计算放射性发射或闪光出来了。整个过程可能需要半天时间。它需要昂贵,专业的分子处理和放射性物质预防措施。“

该方法可以很好地总体显示在长时间内发生的总活动量。

电压足迹

“但是我们的系统基于晶体管结构,不需要标签,每秒可以测量酶活动数千次,”SonLe说,“因此我们可以观察到信号的变化。这为我们提供了有关酶的动力学信息以及过程达到稳定状态时的静态信息。“

该系统通过跟踪告密生化活动来工作,因为Cdk5运行缓慢。这种酶的Jekyll-and-Hyde行为的发生是因为环境因素,遗传和老化导致它失去一部分亚基,这通常会限制其活性,使磷-氧基团(“磷酸盐”)有序地转移到其预期的神经客户身上。。

但是当Cdk5的调节破坏时,它会过度活跃并开始不加选择地将磷酸基团转移到蛋白质上,从而导致一系列破坏性的细胞活动。在这样做的过程中,它留下了一个显而易见的足迹:每当Cdk5移除磷酸盐基团时,它也会释放一个或多个自由质子。当带正电的质子聚集时,它们会增加周围流体的酸度。释放的质子越多,Cdk5的作用就越强烈。

图1:传感器的晶体管部分的整体视图,包括液体层。流过源极和漏极之间的液体的电流量由顶栅的电压确定。海水等离子液体是良好的电导体。

探讨阿尔茨海默氏症的起源带晶体管。

图2.传感器除了顶栅(V T)外还有一个第二个底栅(V B)。可以向上或向下调节底部栅极电压,从而影响穿过顶层的电流量。

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图3.晶体管外,Cdk5酶与ATP(三磷酸腺苷,生命的通用能量货币)和Cdk5的底物(生物靶标)一起置于试管中。当酶发挥作用时,它会抛出带正电的质子,改变溶液的电子状态。

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图4.试管溶液与晶体管顶栅(VT)电连接。由于解决方案中正电荷的积累,连接会改变顶部栅极的电压。溶液中的质子越多,源极和漏极之间的电流越大。

探讨阿尔茨海默氏症的起源带晶体管。

图5.自动反馈系统连续改变底栅(VB)的电压,使晶体管顶部的电流保持恒定。因此,底栅电压变化提供了溶液中Cdk5量的量度。

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液体门

为了测量这种活动,研究人员设计了一种双门晶体管(详见图示),其中顶部栅极被一滴特殊导电液体覆盖,该液体将顶部栅极与电荷相连接,例如与之相关的电荷。质子。该液体通过导线连接到单独的小试管,该试管含有去调节的Cdk5和选定的底物。

随着携带正电荷的质子数量累积在试管中,试管溶液和液体浇口之间的电势发生变化。反过来,该电压会影响从晶体管的源极到漏极的电流量。

该设备设计为在恒定电流下运行,由反馈设备持续监控。当液体栅极处的电压发生变化-改变电流时-反馈控制器将电压发送到晶体管底部的第二个实心栅极,补偿并保持电流恒定。施加到底栅的电压是系统的输出信号。

“这种安排充当放大器,”CurtRichter解释道。“尽管顶栅上的电压只需要微小的变化来影响电流,但是底栅(具有厚二氧化硅层)的效率要低得多。结果,它需要大约100倍的电压施加到底部栅极以保持恒定电流-为我们提供更容易测量的放大信号。例如,如果我们的增益为100,则顶部的1毫伏[千分之一伏特]变化将需要在底部进行100毫伏的变化。“

其他小组已经尝试过双门配置和反馈控制器。但新系统的一个独特功能是其灵敏度显着提高,电子电路可以监控毫秒级的变化。

走出试管

Balijepalli说,这个非常精细的时间分辨率“给了我们关于这些复合物如何形成以及它们相互作用机制的详细信息。这对于理解为什么疾病首先出现非常重要。如果没有很短的测量间隔,我们可能不知道什么是动力学。“

对于那些想要开发药物来“重新调节”Cdk5,从而防止破坏性级联发生的研究人员而言,这类信息至关重要。

“在这个阶段,”Balijepalli说,“我们希望看看我们是否可以将其作为药物发现平台。我们NIH的同事在构建蛋白质疗法方面拥有丰富的经验。他们有兴趣测试这些药物的功效并了解其作用机制。我们相信这个平台可以实现这两个目标。“

美国国立卫生研究院的HarishPant表示,“即使在未来的道路上,我们的目标也是从试管中走出来,看看是否有临床诊断用于早期发现疾病的应用。” “因为这些测试可以迅速进行,它们可以用于从早期监测具有神经系统疾病家族史的患者,以检测酶活性的细微变化何时显现。如果开发出这样的诊断工具,它将从根本上改变这些疾病的治疗和管理方式。“

然而,在短期内,该团队将致力于改进机制,以加快该技术的采用。“液体门非常好,因为它们给我们高灵敏度,但难以大规模生产,”Balijepalli说。“很难想象这样的东西很容易被商业化包装。因此,我们想要追求的领域之一是我们如何重新使用100%固态器件,同时保留使用液体栅极的一些优势。“

*Cdk5是一类叫做激酶的酶的成员,它们将三磷酸腺苷(ATP,身体的基本能量货币)的磷酸基团捐献给各种底物。

六.2006年上海129UFO事件12月9日下午4时30分至5时5分,在上海市西部天空中出现了“不明飞行物”,目击者成千上万。随着电视、电台、报纸的大量报导,此次UFO未解之谜已引起社会公众的热烈反响,与之相关的各种猜测和推想亦有报道。

七.2003年5月2日微山UFO活动调查,山东省微山县欢城镇界牌口村发现不明飞行物,不明飞行物在该村上空飞行逗留2小时之久。对于此事,《济南时报》分别以《微山县出现不明飞行物》和《不明飞行物现微山》为题,先后两次进行报道。

八.1994年5月~6月凤凰山外星接触事件,黑龙江五常县凤凰山一位名叫孟照国的普通村民多次与外星人接触。外星人先后电击孟照国,对他进行采种,甚至穿墙而来带他参观飞碟基地。该事件报道后,引起了全世界的关注。原中国UFO研究会专家委员会和学术委员会己于1997年8月23日作出了初步的结论,认为这次UFO事件是真实的。

九.2001年哈尔滨UFO事件调查纪实8月24日晨1~1:30期间,有UFO列队和变队飞过哈尔滨上空。目击者达上百人,电话汇报目击经过者达30多人。目击者声称自己看到的绝不是流星,也不是飞机、天象及自然天体。这次UFO事件轰动很大,目击者之多、范围之广令人惊叹,哈尔滨《新晚报》8月25日第2版已刊登这则消息。

十.1994年UFO都溪毁林事件,12月1日凌晨三时,火球状的不明飞行物骤至都溪林场,其巨大的声响惊醒了林场职工以及附近居民。众人眼见林场内的四百亩松林被拦腰折断、房顶被毁,奇特的是人畜家禽却无一伤亡。甚至连穿过林区的高压线亦完好无损。这到底是有关外星人之谜还是自然现象至今仍无定论。

以上这些都是真实发生在中国的UFO事件和有关外星人的未解之谜,那这些到底是真人真事,还是看错的导致发生的记载。这个就得需要事件去验证了,如果真的UFO真的存在,有一天会来拜访我们的。又或者···我们去拜访他们。。

 

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