Los sistemas de reparación celular pueden disolver proteínas agregadas y ahora los investigadores de Heidelberg han descifrado con éxito el mecanismo fundamental que es clave para disolver estos agregados de proteínas en células humanas. Sus experimentos in vitro descubrieron un proceso bioquímico de múltiples etapas en el que las moléculas de proteínas se disuelvenLos investigadores del Centro de Biología Molecular de la Universidad de Heidelberg, el Centro Alemán de Investigación del Cáncer y el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg colaboraron en el proyecto, junto con otros científicos de Alemania, Estados Unidos y Suiza. Los resultados de su investigación fueron publicados.en Naturaleza .
Las proteínas en todas las células, desde las bacterias hasta las humanas, se pliegan en su estado nativo. Las proteínas se fabrican primero como cadenas largas y secuenciales de aminoácidos y deben asumir una estructura tridimensional específica, es decir, plegarse, para ser funcionales.. Este estado correctamente plegado, o homeostasis de proteínas, está en riesgo constante de influencias externas e internas. Las proteínas dañadas pierden su estructura, se despliegan y luego tienden a agruparse. "Si se forman tales agregados, pueden dañar las células e incluso causarlas.morir, lo que vemos en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, e incluso en los procesos de envejecimiento ", explica el Dr. Bernd Bukau, Director del Centro de Biología Molecular de la Universidad de Heidelberg ZMBH, quien también es investigador enEl Centro Alemán de Investigación del Cáncer DKFZ.
El profesor Bukau explica que las proteínas dañadas no solo se agrupan durante el proceso de envejecimiento. Los agregados de proteínas también pueden ocurrir a través de cambios en la estructura de la proteína debido a mutaciones o tensiones químicas o ambientales. Un cambio en las condiciones de crecimiento, como un aumento en el ambientetemperatura, puede hacer que las proteínas pierdan su estructura y se desarrollen. "La formación de agregados de proteínas en diferentes órganos del cuerpo humano está asociada con una gran cantidad de enfermedades, incluidos los trastornos metabólicos", explica el Director de ZMBH.
Los investigadores informan que se sabía muy poco acerca de cómo nuestras defensas naturales revierten el proceso de agregación de proteínas de manera tan efectiva en células sanas jóvenes. "Disolver los agregados de proteínas es un paso crítico para reciclar proteínas defectuosas y proporcionar protección contra el daño celular inducido por el estrés.Teníamos varias pistas sobre los principales actores en este proceso, pero no sabíamos exactamente cómo funcionaba ", dice el investigador principal, el Dr. Nadinath Nillegoda, miembro del equipo del profesor Bukau. Los investigadores lograron identificar a un desconocido anteriormente,complejo de proteínas de múltiples componentes que solubiliza eficientemente agregados de proteínas inducidos por el estrés in vitro.
Este complejo consiste en ayudantes de plegamiento molecular, las chaperonas, que en este caso pertenecen a la clase de proteína de choque térmico 70 Hsp70. Estas son proteínas que ayudan a otras proteínas en el proceso de plegamiento. Los investigadores de Heidelberg también estudiaron las co-chaperonas.que regulan la actividad de Hsp70 en el complejo proteico. Según el profesor Bukau, los co-chaperones de la llamada familia de la proteína J son clave, ya que "atraen" a los ayudantes plegables Hsp70 a los agregados de proteínas y los activan precisamente en"El hallazgo clave de nuestro trabajo es que dos tipos de estas proteínas J deben interactuar dinámicamente para activar al máximo las proteínas auxiliares Hsp70 para disolver los agregados de proteínas. Solo esto lanza la potente actividad celular para revertir estos agregados".
Los científicos del Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg HITS realizaron el análisis de datos computacionales para esta investigación. Para el diseño experimental y la integración de los datos de una serie de experimentos, desarrollaron una metodología de modelado especial para el acoplamiento de proteínas y proteínas para simular elformación de complejos de chaperonas. La líder del grupo de investigación de HITS, Prof. Dra. Rebecca Wade, quien también realiza investigaciones en el ZMBH, señala que este modelado a nivel molecular fue esencial para comprender las interacciones dinámicas subyacentes a la actividad coordinada de los dos tipos de proteínas J.en el complejo chaperone.
Según el profesor Bukau, ahora la investigación se enfrenta al desafío de comprender el papel fisiológico y el potencial del mecanismo recién descubierto lo suficientemente bien como para aplicar estos hallazgos de la investigación básica y desarrollar estrategias novedosas para intervenciones terapéuticas. Además de científicos deZMBH, DKFZ y HITS, investigadores del Instituto Leibniz de Farmacología Molecular en Berlín, la Universidad Northwestern en Illinois EE. UU. y el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Suiza también participaron en el trabajo.
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Materiales proporcionado por Heidelberg, Universität . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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