Los agregados de proteínas se consideran una de las razones de la muerte de las células nerviosas en trastornos como el Alzheimer o la enfermedad de Huntington. Como informan los investigadores del Instituto de Bioquímica Max Planck en la edición actual de Naturaleza , ahora han descifrado un nuevo mecanismo celular para el desarrollo de agregados. Las señales de detención que faltan en la producción de proteínas conducen erróneamente a largas cadenas de lisina al final de la proteína. Esto a su vez bloquea los ribosomas, la fábrica de proteínas de la célula.Las células sanas detectan los ribosomas bloqueados y destruyen rápidamente las proteínas inútiles. Si la maquinaria de control de calidad necesaria no funciona correctamente, las proteínas defectuosas se acumulan y forman agregados tóxicos.
Para poder tratar los trastornos neurodegenerativos en el futuro, el investigador Ulrich Hartl, Jefe del Departamento de Bioquímica Celular del Instituto de Bioquímica Max Planck, y su equipo han estado estudiando durante muchos años las causas celulares de la muerte del nerviocélulas. Se cree que una causa determinante son los depósitos de proteínas: agregados de proteínas mal plegadas. "Pudimos demostrar que la formación de agregados es promovida por defectos en el modelo de proteínas y estos no son detectados por la maquinaria de control de calidad interno".explica Young-Jun Choe, primer autor del estudio junto con Sae-Hun Park.
En cada célula, las proteínas realizan funciones vitales, actuando como pequeñas máquinas moleculares ". El ADN puede considerarse como una gran biblioteca de planos de proteínas que se encuentran en el núcleo de la célula. Para fabricar una proteína, una copia del plano, el ARNm, se hace primero. Esto se dirige desde el núcleo celular a los ribosomas, que luego forman la proteína a partir de aminoácidos ", dice Choe.
Señal de parada esencial
El ARNm contiene una señal de inicio, la información sobre la estructura de la proteína, una señal de detención y, al final, una cola de poli A. Si el plano está dañado, por ejemplo debido a la radiación o sustancias mutagénicas, esto puede conducir aa la pérdida de esta señal de stop. Como resultado, una vez que la proteína se ha fabricado en los ribosomas, la proteína completa no se puede liberar. En cambio, la cola de poli A se interpreta como el plano y los aminoácidos adicionales están unidos.La cadena de lisina que se carga positivamente como resultado bloquea la fábrica de proteínas y la fabricación de proteínas se detiene.
Las células sanas tienen un proceso de control de calidad muy eficiente cuando se trata de la fabricación de proteínas. Las proteínas mal plegadas e inútiles se seleccionan, reparan o destruyen rápidamente. Ltn1p es un componente importante del control de calidad. "Si Ltn1p no está activo en patológicamente modificadoo si faltan otros componentes del control de calidad, las proteínas defectuosas se acumulan y forman agregados en el interior de las células ", dice Park.
Usando un modelo de ratón, los investigadores ahora pueden demostrar las consecuencias fatales de un mal funcionamiento del control de calidad. Los animales con la mutación relevante muestran síntomas de neurodegeneración avanzada y una capacidad restringida para moverse.
grupos pegajosos
Los agregados de proteínas que se desarrollan tienen una superficie pegajosa y actúan como una semilla. En última instancia, también se unen a proteínas funcionales, que están libres de defectos y son vitales para la célula. Como resultado, la célula se desestabiliza y, a la larga,está dañado. Curiosamente, según Ulrich Hartl, la célula parece seguir un patrón conocido a este respecto. "Ya sabemos por estudios previos sobre la proteína huntingtina, que forma agregados espontáneamente y es responsable del desarrollo del trastorno neurodegenerativo de la enfermedad de Huntington, que los agregados de proteínas también se unen a proteínas esenciales que no tienen defectos ".
"Nuestros resultados no solo demuestran un mecanismo potencial para el desarrollo de trastornos neurodegenerativos, sino que también hemos encontrado otro ejemplo de la forma en que las proteínas pueden formar agregados y dañar la célula. Esto confirma nuestra suposición de que la supresión de la agregaciónde proteínas representa un enfoque terapéutico prometedor para una gran cantidad de trastornos neurodegenerativos que actualmente todavía son incurables ", dice Hartl, que resume los resultados del estudio.
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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