A medida que progresan los trastornos neurodegenerativos como el Parkinson y la enfermedad de Alzheimer, las proteínas mal plegadas se agrupan en las neuronas, reclutando proteínas normales en la célula para que también se plieguen y agreguen de manera incorrecta. Las células en las que esto ocurre se degeneran y eventualmente mueren.el paradero de estas proteínas corruptas es clave para desentrañar estas enfermedades y desarrollar curas.
Un equipo de investigadores ha desarrollado un conjunto de herramientas para observar, monitorear y cuantificar cómo las proteínas mal plegadas asociadas con la enfermedad de Parkinson ingresan a las neuronas en cultivos de laboratorio y qué les sucede una vez que están dentro. Los resultados se publicarán en agosto11 edición del Revista de Química Biológica .
La alfa-sinucleína es una proteína que se encuentra en todas las neuronas, donde se cree que está involucrada en la regulación de la liberación de neurotransmisores. La alfa-sinucleína plegada incorrectamente se une, formando depósitos fibrosos llamados fibrillas amiloides. Estos son los componentes principales de los cuerpos de Lewy, losmasas observadas en las neuronas de pacientes con Parkinson.
En 2011, el grupo de Virginia Lee en el Centro de Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas de la Universidad de Pensilvania mostró que si se agregaran fibrillas de alfa-sinucleína producidas en laboratorio a las neuronas que crecen en un plato, las neuronas desarrollarían cuerpos de Lewy y mostrarían otros síntomas deneurodegeneración. Este estudio y otros insinuaron que la alfa-sinucleína mal plegada podría propagarse de una célula a otra, en lugar de formarse nuevamente en cada célula individual. Sin embargo, no había forma de observar directamente los pasos iniciales de las fibrillas de alfa-sinucleína que ingresan en las células.
"Nuestra comprensión de la enfermedad neurodegenerativa, o incluso la función normal del cerebro sano, está limitada por las técnicas que tenemos actualmente a nuestra disposición", dijo Richard Karpowicz Jr., un postdoc en el laboratorio de Lee quedirigió el nuevo estudio.
Karpowicz ideó un método simple pero sensible para visualizar fibrillas de alfa-sinucleína que ingresan a las células. Primero, cultivó neuronas y sintetizó fibrillas de alfa-sinucleína etiquetadas con proteínas fluorescentes. Luego, colocó las células y fibrillas fluorescentes en un plato juntos. Luego élagregó un tinte, llamado azul de tripano, que apaga las etiquetas fluorescentes. Es importante destacar que este tinte no puede pasar a través de las membranas celulares intactas, lo que significa que no puede apagar las etiquetas que ya están dentro de las células. Una vez que agregó el tinte, las fibrillas brillantes fuera de las célulasapagado, pero los que ya habían entrado en la celda continuaron brillando, permitiéndole visualizar y contar las fibrillas internalizadas.
Además, en colaboración con el grupo de investigación de E. James Petersson en el Departamento de Química de la Universidad de Pensilvania, los investigadores también desarrollaron fibrillas marcadas con etiquetas fluorescentes de larga duración que eran sensibles o insensibles a la acidez. Según la fluorescenciaera visible, los investigadores pudieron determinar cuándo las fibrillas entraron en compartimentos ácidos en la célula, lo que les permitió deducir los procesos celulares que actuaron en las fibrillas.
Utilizando estos métodos, el equipo pudo obtener varias ideas sobre el destino de las fibrillas que ingresan a las células. Descubrieron que las fibrillas eran engullidas activamente por la membrana celular y transportadas a los lisosomas, el compartimiento de eliminación de desechos de la célula, donde la mayoría de las fibrillaspermaneció durante días. "Es sorprendente cuánto puede secuestrar la célula", dijo Karpowicz. Pero a pesar de los mejores esfuerzos de las células, algunas fibrillas lograron salir de los lisosomas y la agregación de proteínas inducida.
Cuando los investigadores agregaron cloroquina a las células para inhibir la actividad lisosómica, cada vez más de la alfa-sinucleína nativa fue reclutada para formar agregados. La disfunción lisosómica a menudo se observa en pacientes con enfermedades neurodegenerativas ". Sabemos que algunas de las enfermedades [patológicasproteínas], de alguna manera, salen de los lisosomas ", dijo Lee." Pero no sabemos cómo sucede eso ".
Pero poder cuantificar con precisión la cantidad de fibrillas absorbidas permitirá a los investigadores evaluar rápidamente los posibles compuestos farmacológicos que algún día podrían usarse para detener la propagación de las proteínas corruptas en un paciente ". Una vez que pueda observar [fibrillas]absorción en la célula, y cuantifique cuánto hay dentro de la célula, luego puede agregarle moléculas pequeñas para ver si puede reducir la absorción ", dijo Lee." Es realmente un ensayo simple y no toma mucho tiempo ". KarpowiczAgregó que observar la variación genética en estas vías de absorción podría proporcionar indicios de por qué algunas personas son más susceptibles a la enfermedad que otras.
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Materiales proporcionados por Sociedad Americana de Bioquímica y Biología Molecular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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