Enfermedad de Huntington: se revela la ultraestructura de las inclusiones de huntingtina
Fig. 1: La microscopía confocal y CLEM revelaron la estructura en forma de anillo de las inclusiones Httex1 72Q en las células HEK. un mapeo de epítopos de los anticuerpos Httex1 utilizados en este estudio. b Imágenes confocales de inclusiones Httex1 72Q formadas 48 h después de la transfección en células HEK. Todos los anticuerpos Htt mostraron una fuerte inmunorreactividad en la periferia de las inclusiones. El núcleo se contrastó con DAPI y la F-actina con faloidina. Las flechas blancas indican la colocalización de la actina F con la estructura en forma de anillo de las inclusiones Httex1. Barra de escala=20m y 10m. c, d CLEM de Httex1 72Q inclusiones. cImágenes confocales de inclusiones Httex1 72Q formadas 48 h después de la transfección en células HEK. El área seleccionada (cuadrado blanco) fue examinada por EM (d). Proyección ortogonal (Orth. Pr.), Barras de escala=5m. d Las puntas de flecha blancas indican la presencia de fragmentos de membrana y vesículas. La imagen binaria (recuadro) muestra el núcleo y la ultraestructura de la cubierta de la inclusión Httex1 72Q. Barra de escala = 500nm. e Imágenes EM representativas de la inclusión Httex1 72Q. Los aumentos más altos (cuadrado blanco) se muestran en el panel derecho. Las líneas discontinuas delimitan el agregado y el núcleo de la inclusión. Las estructuras membranosas internalizadas y las mitocondrias se indican con las puntas de flecha naranja y verde, respectivamente. Barra de escala=1m y 500nm. f Modelo 3D de inclusión celular Httex1 72Q y orgánulos circundantes (vista superior). El caparazón del cuerpo de inclusión (IB) Httex1 se representa en púrpura, el núcleo en cian. Las membranas del RE se muestran en verde, las estructuras membranosas de intrainclusión en blanco, el núcleo en azul, las mitocondrias en amarillo y las cisternas del RE apiladas se indican con una punta de flecha roja. Barra de escala=2m. g Imágenes EM representativas de la inclusión Httex1 39Q formada 48 horas después de la transfección en células HEK. El cuadrado blanco indica el área que se muestra en el panel derecho con mayor aumento. Las líneas discontinuas delimitan la inclusión. Barra de escala=1m y 500nm. h El modelo 3D del Httex1 39Q IB se muestra en púrpura, rodeado de mitocondrias (amarillo), estructuras ER (verde), cisternas ER apiladas (puntas de flecha rojas), las estructuras membranosas de inclusión se muestran en blanco y el núcleo en azul. Barra de escala=2m. Crédito: DOI: 10.1038/s41467-021-26684-z
La enfermedad de Huntington es una enfermedad cerebral progresivamente debilitante que provoca movimientos descontrolados, problemas psicológicos y pérdida de la cognición. La enfermedad de Huntington es causada por una mutación en el gen que codifica la huntingtina, una proteína que normalmente juega un papel importante en el mantenimiento de las células cerebrales sanas y activas. Pero la mutación le da a la huntingtina una cola anormalmente larga de aminoácidos de glutamina, lo que hace que la huntingtina se agregue dentro de las neuronas y eventualmente las mate.
Estos agregados, o cuerpos de inclusión, de la huntingtina han sido objeto de muchos esfuerzos de investigación en un intento de encontrar una manera de comprender y tratar la enfermedad de Huntington. Sin embargo, lo que ha faltado es un análisis profundo de la ultraestructura de las inclusiones, un término que describe el nivel de estructura que se encuentra más allá de la capacidad de observación de un microscopio convencional.
Mirando en profundidad
Usando microscopía avanzada y proteómica, los científicos dirigidos por Hilal Lashuel en EPFL, en colaboración con la Instalación de Microscopía Electrónica Biológica, han llevado a cabo con éxito el primer estudio que cuestiona tanto la ultraestructura de los cuerpos de inclusión de la huntingtina como su composición en las células que modelan el patológico. formación de la enfermedad de Huntington. El trabajo se publica en Nature Communications.
Los investigadores utilizaron una técnica avanzada conocida como microscopía electrónica de luz correlativa (CLEM) que puede identificar inclusiones en diferentes compartimentos celulares (citoplasma o núcleo) y estudiar su estructura y organización. características de las neuronas cultivadas en el interior. CLEM combina esencialmente un microscopio electrónico con un microscopio de fluorescencia. El primero proporciona información de alta resolución hasta la escala nanométrica, mientras que el microscopio de fluorescencia puede (literalmente) resaltar regiones de interés.
Los investigadores también utilizaron tomografía electrónica, lo que les permitió visualizar agregados individuales dentro de estos inclusiones. «Queríamos ir más allá de pintar una imagen detallada de cómo se forman estas inclusiones», dice Nathan Riguet, el primer autor del estudio. «Es por eso que ampliamos nuestros estudios para comprender cómo se forman estas inclusiones, cómo afectan su entorno subcelular, la función de los orgánulos en su vecindad y, en última instancia, la viabilidad de las neuronas».
Diferentes mecanismos de agregación
El estudio encontró que la agregación de la huntingtina y la formación de inclusiones en el citoplasma y el núcleo de las neuronas ocurre a través de diferentes mecanismos, lo que lleva a distintas propiedades bioquímicas y ultraestructurales. Lo que esto significa es que estos dos tipos de inclusiones también pueden ser tóxicos de diferentes maneras, lo que significa que los tratamientos deben emplear diferentes estrategias para abordar su formación, maduración y toxicidad.
El estudio también sugiere que encontrar formas de modificar el crecimiento de las inclusiones y sus interacciones con otras proteínas y orgánulos es una estrategia válida, alternativa o complementaria para frenar la progresión de la enfermedad de Huntington, especialmente tras el inicio de la enfermedad. Esto se debe a que este proceso conduce al secuestro de proteínas funcionales e interrumpe la función de orgánulos importantes en la célula, como las mitocondrias. Los autores afirman: «[P]ensamos que enfocarse en el crecimiento y la maduración de la inclusión representa una estrategia terapéutica viable».
Etiquetas fluorescentes
«Nuestros hallazgos también advierten contra el uso de etiquetas fluorescentes grandes etiquetas de proteínas para desarrollar modelos de enfermedades de la EH y detectar fármacos que modifiquen la agregación de Huntingtina y la formación de inclusiones», dice Lashuel. «Esto tiene implicaciones significativas para la enfermedad de Huntington y otras enfermedades neurodegenerativas, donde la fusión de proteínas fluorescentes se usa comúnmente para investigar los mecanismos de agregación de proteínas y en el descubrimiento de fármacos».
«Nuestro trabajo abre nuevos conocimientos sobre la composición y la ultraestructura de las inclusiones de huntingtina», concluye. «Avanzan en nuestra comprensión de los mecanismos de agregación de la huntingtina, pero también apuntan a nuevas direcciones para las intervenciones terapéuticas, que planeamos seguir».
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El descubrimiento se muestra prometedor para el tratamiento de la enfermedad de Huntington Más información: Nathan Riguet et al, Las inclusiones de huntingtina nuclear y citoplasmática exhiben una composición bioquímica, interactoma y propiedades ultraestructurales distintas, Nature Communications (2021) ). DOI: 10.1038/s41467-021-26684-z Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Cita: Enfermedad de Huntington: la ultraestructura de la huntingtina inclusiones reveladas (2021, 12 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-huntington-disease-ultrastructure-huntingtin-inclusions.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.