Los científicos del Instituto Stowers de Investigación Médica han identificado una base física para la propagación de proteínas corruptas conocidas como priones dentro de las células. Los resultados de su investigación se informan en la edición del 5 de julio de 2018 de la revista científica célula molecular .
Los priones son proteínas que pueden adoptar formas estructurales distintas que pueden propagarse a otras proteínas. Los priones se han relacionado con trastornos neurodegenerativos asociados con la edad, como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. Sin embargo, estudios recientes han revelado que los priones también son importantes para las células celulares normales.procesos que incluyen respuestas inmunes que luchan contra los virus.
En su búsqueda por comprender qué es exactamente lo que hace que una proteína sea un prión, el investigador asistente de Stowers, Randal Halfmann, Ph.D., y los miembros de su laboratorio se centraron en el primer evento de formación de priones, conocido como nucleación. Diseñaron una célula nueva y potentebasado en un ensayo de fluorescencia llamado FRET anfifluorico distribuido DAmFRET para determinar algunas de las propiedades biofísicas clave de la nucleación de proteínas expresadas en las células de levadura de panadería.
Halfmann y los miembros del equipo determinaron que la propiedad clave de las proteínas formadoras de priones que las distingue de otras proteínas es su capacidad de sobresaturarse ". A diferencia de otras proteínas que comenzaron a agregarse tan pronto como se concentraron suficientemente dentro de las células, el priónen cambio, las proteínas formadoras permanecieron solubles y solo se agregaron cuando fluctuaciones aleatorias muy raras en algunas moléculas proporcionaron una plantilla para hacerlo ", dijo Halfmann.
Halfmann describe la formación de priones como algo similar a la acción de un paquete de calentador de manos que produce calor para calentar las manos frías. Los paquetes contienen una solución de agua que está super saturada con sal de acetato de sodio. Al doblar un disco de metal dentro de la bolsa de plástico se disponealgunas de las moléculas de sal en forma cristalina. La nucleación, la creación del primer cristal diminuto dentro del calentador de manos, proporciona una plantilla para que todas las demás moléculas de sal se cristalicen. La energía liberada por el torrente de moléculas enel cristal en crecimiento genera el calor que calienta las manos frías.
En el estudio, los investigadores encontraron que las proteínas formadoras de priones son muy parecidas a los cristales de sal: eventualmente se agregarán, pero solo en una disposición muy particular que rara vez ocurre espontáneamente ". La probabilidad de que un número crítico de proteínas espontáneamentechocar entre sí exactamente en la orientación correcta es muy bajo ", explicó Tejbir S. Kandola, un investigador predoctoral de la Universidad Abierta que realiza su investigación de tesis con Halfmann en el Stowers Institute.
Las investigaciones previas de priones se han visto obstaculizadas por la falta de ensayos cuantitativos. Utilizando DAmFRET, el laboratorio Halfmann se convirtió en el primer grupo de investigación en medir con éxito la frecuencia de nucleación en función de la concentración de proteínas dentro de las células. Ahora están utilizando el enfoque parainvestigar cómo ocurre la nucleación de proteínas similares a los priones responsables de la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades cerebrales. Halfmann y su laboratorio han estado compartiendo el enfoque con científicos de otros centros de investigación académicos. "La mayoría de los laboratorios no tienen el equipo y el rendimiento para usar DAmFRET a nuestra escalay resolución. Así que estamos felices de colaborar con científicos externos probando las proteínas que están investigando ", dijo Halfmann.
Otros autores de Stowers del estudio incluyen Tarique Kahn, Ph.D., Jianzheng Wu, Shriram Venkatesan, Ph.D., Ellen Ketter, Jeffrey J. Lange, Ph.D., Alejandro Rodriguez Gama, Andrew Box, Jay RUnruh, Ph.D. y Malcolm Cook.
El trabajo fue financiado por el Instituto Stowers de Investigación Médica, el Premio de Independencia Temprana del Director de los Institutos Nacionales de Salud DP5-OD009152 y el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los Institutos Nacionales de Salud premio P30AG035982. El contenido es únicamentela responsabilidad de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los Institutos Nacionales de Salud.
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Materiales proporcionado por Instituto Stowers de Investigación Médica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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