α-Synuclein-Fibrillen und -Ribbons werden in der wissenschaftlichen Forschung fragmentiert, um kleinere Fibrillenschnipsel oder sogar einzelne Proteinmoleküle zu erzeugen, welche anschließend mittels verschiedenen experimentellen Techniken leichter analysiert werden können. Der VialTweeter Sonicator ist einer der am häufigsten verwendeten Ultraschallgeräte für die effiziente und zuverlässige Alpha-Synuclein-Fragmentierung.

α-Synuclein in der Forschung

Alpha-Synuclein-Fibrillen sind Proteinaggregate, die stark mit neurodegenerativen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit und bestimmten Formen der Demenz, einschließlich der Demenz mit Lewy-Körperchen, in Verbindung gebracht werden. Die Forschung auf dem Gebiet der Alpha-Synuclein-Fibrillen zielt darauf ab, ihre Rolle beim Fortschreiten der Krankheit zu verstehen und potenzielle therapeutische Maßnahmen zu entwickeln. Indem sie Alpha-Synuclein-Fibrillen in kleinere Fragmente zerlegen, können die Forscher ihre spezifischen strukturellen Merkmale untersuchen. Die Fragmentierung von Alpha-Synuclein-Fibrillen ermöglicht es den Forschern beispielsweise, ihre Wechselwirkungen mit anderen Molekülen, wie Proteinen, Lipiden oder kleinen Molekülen, zu untersuchen. Durch die Herstellung kleinerer Fragmente können die Bindungsstellen und die Affinität für diese Wechselwirkungspartner effektiver untersucht werden. Kleinere α-Syn-Fibrillen und -Bänder können auch eine veränderte Toxizität und biochemische Wirkungen aufweisen. Daher ist eine zuverlässige und effiziente Fragmentierungstechnik, die mit einer schnellen und einfachen Probenbehandlung reproduzierbare Ergebnisse liefert, von entscheidender Bedeutung.
Fragmentierung von Alpha-Syn mit Ultraschall: Der VialTweeter-Sonicator ist das etablierte Ultraschall-Probenvorbereitungssystem, das bis zu 10 Vials gleichzeitig unter exakt den gleichen Bedingungen beschallt. Programmierbare Einstellungen ermöglichen die einfache und schnelle Wiederholung der gleichen Experimente, was zu äußerst zuverlässigen und reproduzierbaren Ergebnissen bei der Fragmentierung von Alpha-Synuclein-Fibrillen führt.

α-Synuclein-Probenvorbereitung mit einem Sonicator

Ein Ansatz zur Untersuchung von Alpha-Synuclein-Fibrillen ist ihre Extraktion und Fragmentierung mithilfe von Techniken wie dem Ultraschall-gestützten Zellaufschluss und der Fibrillen-Fragmentierung. Die Beschallung bzw. Sonifizierung ist ein Verfahren, bei dem hochintensive, niederfrequente Ultraschallwellen eingesetzt werden, um Proteinaggregate zu zerkleinern und aufzubrechen, was zur Freisetzung kleinerer Fibrillen oder einzelner Proteinmoleküle führt. Der Sonicator VialTweeter ist ein in α-Synuclein-Forschungsstudien äußerst häufig verwendetes Gerät für diesen Zweck.

Zahlreiche Forschungsstudien beschreiben präzise Probenvorbereitungsprotokolle für die Beschallung von Alpha-Synuclein-Fibrillen. In diesen Studien wird der Hielscher VialTweeter für eine effiziente und zuverlässige Fragmentierung von α-Synuclein-Fibrillen verwendet. Durch die Fragmentierung der Fibrillen mit Ultraschall können die Forscher die entstehenden Moleküle analysieren und ihre Struktur, Toxizität und Wechselwirkungen mit anderen Molekülen untersuchen. Diese Forschung liefert wichtige Erkenntnisse über die Mechanismen, die der Neurodegeneration zugrunde liegen, und ermöglicht die Identifizierung neuer therapeutischer Ziele. Die bewährten α-Synuclein-Beschallungsprotokolle unter Verwendung des VialTweeter-Sonicators ermöglichen zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse.

Obere Bilder: nicht fragmentierte Alpha-Synuclein-Fibrillen
Untere Bilder: Mit Ultraschall fragmentierte Alpha-Synuclein-Fibrillen mit dem VialTweeter-Sonicator
(Studie und Bilder: ©Dieriks et al., 2022)

Fragmentierung von α-Synuclein-Fibrillen mit Ultraschall – Protokolle

Da zahlreiche Forscher den VialTweeter-Sonicator als bevorzugte Fragmentierungstechnik verwenden, um einheitliche α-Synuclein-Fibrillenfragmente herzustellen, sind bereits zahlreiche etablierte Protokolle verfügbar. Nachstehend finden Sie einige beispielhafte Fragmentierungsprotokolle mit dem VialTweeter.
 

 
ClearTau-Seed Vorbereitung: Die ClearTau-Fibrillen wurden auf 10 μM in dH2O verdünnt und mit dem Sonicator UP200St mit VialTweeter bei 70 % Amplitude 50 s lang mit einem Zyklus von 1 s EIN und 1 s AUS im Vial beschallt. Die alpha-Syn Seeds wurden anschließend mittels Elektronenmikroskopie charakterisiert.
Messung der ThS-Fluoreszenz: Die ClearTau-Fibrillen wurden auf 2,5 μM in dH2O verdünnt und 50 s lang bei 70 % Amplitude mit einem 1 s ON 1 s OFF-Zyklus im Reagenzglas mit UP200St mit VialTweeter beschallt. 2,5 μM Tau 4R2N Monomer in voller Länge wurde als Kontrolle verwendet. Zu der 100 μl-Reaktion wurden 100 μl ThS (10 μM) hinzugefügt, was eine endgültige Proteinkonzentration von 1,25 μM ergab. Die ThS-Fluoreszenz wurde in 96-Well-Platten mit klarem Boden in einem FLUOstar Omega-Mikroplattenlesegerät mit Anregung bei 445 nm und Emission bei 485 nm gemessen.
(vgl. Limorenko et al., 2023)
 
Einheitliche α-Synuclein-Länge mittels Beschallung: Die Längenheterogenität der α-syn-Fibrillen und -Bänder wurde durch 20-minütige Beschallung auf Eis in 2-ml-Eppendorf-Röhrchen in einem VialTweeter mit einer Amplitude von 75 % und 0,5-s-Pulsen reduziert.
(vgl. Bousset et al., 2013)
 
Die Qualitätskontrolle von humanem rekombinantem monomerem WT- oder S129A-a-Syn und den von ihnen erzeugten fibrillären Polymorphen sowie die von a-Syn 1-110 wurde durchgeführt. Anschließend wurden die fibrillären Polymorphe durch 20-minütige Beschallung in 2-mL-Eppendorf-Röhrchen im VialTweeter-Ultraschallgerät fragmentiert, um fibrilläre Partikel mit einer durchschnittlichen Größe von 42-52 nm zu erzeugen, welche für die Endozytose geeignet sind.
(vgl. Shrivastava et al., 2020)
 

Charakterisierung von fünf fibrillären α-Syn-Polymorphen. (A) Transmissions-Elektronenmikroskopische Aufnahmen der negativ gefärbten fibrillären α-Syn-Polymorphe Fibrillen, Bänder, Fibrillen-91, Fibrillen-65 und Fibrillen-110 vor (obere Spur) und nach der Fragmentierung mit dem VialTweeter (untere Spur) sind dargestellt. (B) Die Längenverteilung der fragmentierten fibrillären Polymorphien ist dargestellt. Angegeben ist die Anzahl (n) der fibrillären Assemblierungen, von denen die Histogramme abgeleitet wurden.
(Studie und Bilder: Shrivastava et al., 2020)

 
Die α-Syn-Fibrillen wurden durch 20-minütige Beschallung in 2-ml-Eppendorf-Röhrchen in einem VialTweeter fragmentiert, um fibrilläre Partikel mit einer durchschnittlichen Größe von 42-52 nm zu erzeugen. Die Länge der Fibrillen wurde mittels TEM-Analyse ermittelt.
(vgl. Negrini et al., 2022)
 
Die resuspendierten Fibrillen91 (in PBS) wurden vor der Zugabe zu den Zellkulturen durch 20-minütige Beschallung in 2-mL-Eppendorf-Röhrchen mit dem VialTweeter Sonicator fragmentiert, aliquotiert, in flüssigem Stickstoff eingefroren und bis zur Verwendung bei -80 ̊C gelagert.
(vgl. Vajhøj et al., 2021)
 

VialTweeter und Labor-Sonicators für die α-Syn Fragmentierung

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Die nachstehende Tabelle gibt Ihnen einen Hinweis auf die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Labor-Ultraschallgeräte: