Nuevo método revela cómo la proteína de la enfermedad de Parkinson daña las membranas celulares
Una ilustración que muestra cómo la proteína alfa sinucleína del Parkinson daña las vesículas lipídicas que imitan las mitocondrias. La dispersión de la luz revela cómo se destruye la membrana incluso a concentraciones nanomolares muy bajas, donde las proteínas no se agregan en grumos antes de unirse. Crédito: Fredrik Hk/Chalmers University of Technology
Las personas que padecen la enfermedad de Parkinson tienen grupos de -sinucleína (alfa-sinucleína), a veces conocida como la «proteína de Parkinson», que se encuentran en el cerebro. Estos destruyen las membranas celulares, lo que eventualmente resulta en la muerte celular. Ahora, un método desarrollado en la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, revela cómo la composición de las membranas celulares parece ser un factor decisivo de cómo pequeñas cantidades de -sinucleína causan daño.
La enfermedad de Parkinson es una afección incurable en la que las neuronas, las células nerviosas del cerebro, se deterioran gradualmente y las funciones cerebrales se interrumpen. Los síntomas pueden incluir sacudidas involuntarias del cuerpo y la enfermedad puede causar un gran sufrimiento. Para desarrollar medicamentos que retrasen o detengan la enfermedad, los investigadores intentan comprender los mecanismos moleculares que explican cómo la -sinucleína contribuye a la degeneración de las neuronas.
Se sabe que las mitocondrias, los compartimentos que producen energía en las células, se dañan en la enfermedad de Parkinson, posiblemente debido a los ‘amiloides’ de la -sinucleína. Los amiloides son grupos de proteínas dispuestas en fibras largas con una estructura central bien ordenada, y su formación es la base de muchos trastornos neurodegenerativos. Los amiloides o incluso grupos más pequeños de -sinucleína pueden unirse y destruir las membranas mitocondriales, pero aún se desconocen los mecanismos precisos.
El nuevo estudio, publicado recientemente en la revista PNAS, se centra en dos tipos de membranas similares a vesículas, que son cápsulas de lípidos que se pueden usar como imitadores de las membranas que se encuentran en las células. Una de las vesículas está hecha de lípidos que a menudo se encuentran en las vesículas sinápticas, la otra contiene lípidos relacionados con las membranas mitocondriales.
Los investigadores encontraron que la proteína de Parkinson se uniría a ambos tipos de vesículas, pero solo causaría problemas estructurales. cambios en las vesículas de tipo mitocondrial, que se deformaron asimétricamente y filtraron su contenido.
«Ahora, hemos desarrollado un método que es lo suficientemente sensible como para observar cómo la -sinucleína interactúa con las vesículas modelo individuales. En nuestro estudio, observamos que la -sinucleína se une a las membranas similares a las mitocondriales y las destruye, pero no hubo destrucción de las membranas de las vesículas similares a las sinápticas. La concentración de proteínas ha sido difícil de estudiar antes, pero las reacciones que hemos detectado ahora podrían ser un paso crucial en el curso de la enfermedad», dice Pernilla Wittung-Stafshede, profesora de biología química. en el Departamento de Biología e Ingeniería Biológica.
El nuevo método de los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers permite estudiar pequeñas cantidades de moléculas biológicas sin usar marcadores fluorescentes. Esta es una gran ventaja al rastrear reacciones naturales, ya que los marcadores a menudo afectan las reacciones que desea observar, especialmente cuando se trabaja con proteínas pequeñas como la -sinucleína.
«Las diferencias químicas entre los dos lípidos utilizados son muy pequeño, pero aun así observamos diferencias dramáticas en cómo la sinucleína afectó a las diferentes vesículas», dice Pernilla Wittung-Stafshede.
«Creemos que la química de los lípidos no es el único factor determinante, sino que también hay diferencias macroscópicas entre las dos membranas, como la dinámica y las interacciones entre los lípidos. Nadie ha observado de cerca lo que le sucede a la membrana en sí cuando la sinucleína se une a ella, y nunca a estas bajas concentraciones».
El siguiente paso de los investigadores es investigar variantes de la proteína -sinucleína con mutaciones asociadas a la enfermedad de Parkinson e investigar vesículas lipídicas que se parezcan más a las membranas celulares.
«También queremos realizar análisis cuantitativos para comprender, a nivel mecánico, cómo las proteínas individuales que se acumulan en la superficie de la membrana pueden causar daños», dice Fredrik Hk, profesor del Departamento de Física, quien también participó en la investigación.
«Nuestra visión es refinar aún más el método para que podamos estudiar no solo vesículas de lípidos individuales pequeñas de 100 nanómetros, sino también rastrear cada proteína una por una, aunque solo tengan un tamaño de 1-2 nanómetros. Eso nos ayudaría a revelar cómo las pequeñas variaciones en las propiedades de las membranas lipídicas contribuyen a una respuesta tan diferente a la unión a proteínas como la que observamos ahora».
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Los azúcares ligados a proteínas son cruciales para la absorción de proteínas Enfermedad de Parkinson Más información: Jonas K. Hannestad et al, Imágenes de una sola vesícula revelan una alteración de la membrana selectiva de lípidos y escalonada por la sinucleína monomérica, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2020). DOI: 10.1073 /pnas.1914670117 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Chalmers Cita: Nuevo método revela cómo la proteína de la enfermedad de Parkinson daña las células membranas (2 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-method-reveals-parkinson-disease-protein.html Este documento está sujeto a derechos de autor. el propósito de estudio privado o investigación, ninguna parte puede ser reproducida sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.