Estudio identifica nuevos mecanismos que causan la acumulación de proteínas en enfermedades cerebrales
Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain
Un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve ha dado un paso importante hacia la comprensión de los mecanismos involucrados en la formación de grandes grupos de proteína tau, un sello distintivo de la enfermedad de Alzheimer y varios otros trastornos neurodegenerativos.
Sus hallazgos pueden ayudar a comprender mejor el proceso patológico y posiblemente conducir al desarrollo de medicamentos para tratar enfermedades cerebrales tan devastadoras.
El estudio, «Mecanismos reguladores de la fibrilación de la proteína tau en condiciones de líquido-líquido separación de fases», se publicó esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
El autor principal del estudio es Witold Surewicz, profesor de fisiología y biofísica en la Facultad de Medicina. Solomiia Boyko, estudiante de posgrado, y Krystyna Surewicz, investigadora asociada sénior, fueron coautoras del estudio, que contó con el apoyo del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento.
La enfermedad de Alzheimer se caracteriza por la muerte de las células nerviosas en el cerebro, lo que resulta en una pérdida progresiva de la memoria y un deterioro cognitivo. Más de 5 millones de personas en los Estados Unidos sufren de Alzheimer, y se prevé que este número se triplique para 2050, según la Asociación de Alzheimer. No hay cura para esta enfermedad devastadora.
En la enfermedad de Alzheimer, se comienzan a formar grupos de una proteína tau dentro de las células nerviosas del cerebro. La acumulación cerebral de estos agregados se conoce como «marañas neurofibrilares».
Marañas similares de tau, que se propagan entre las células nerviosas, también están asociadas con una serie de otras enfermedades neurodegenerativas, conocidas colectivamente como «tauopatías». Estos incluyen la enfermedad de Pick, la demencia frontotemporal, la parálisis supranuclear progresiva y la encefalopatía traumática crónica.
Estudios recientes han demostrado que, como algunas otras proteínas, tau puede sufrir una separación de fase líquido-líquido, un proceso que resulta en la formación de líquido como gotitas que contienen proteína altamente concentrada. Se cree que este fenómeno, similar a cómo se separan el aceite y el agua cuando se mezclan, es importante para las funciones normales de las células. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, esta separación dentro de las células también puede tener consecuencias patológicas.
El nuevo estudio establece un vínculo crítico entre estos dos fenómenos: la separación de fases líquido-líquido y la formación de marañas, lo que demuestra que el entorno de las gotas de líquido facilita en gran medida agregación de tau en estructuras fibrilares similares a las que se encuentran en el cerebro de alguien con la enfermedad de Alzheimer.
Los investigadores también describen el mecanismo por el cual esta separación de fases líquido-líquido regula la formación de grumos cuando están presentes diferentes variantes de la proteína tau . En particular, los autores muestran que, debido a las propiedades únicas de las gotas de líquido, la presencia de una variante de tau más corta y de agregación lenta inhibe la formación de grumos de una variante de agregación más larga y normalmente rápida, lo que ralentiza el proceso general de formación de marañas.
Este nuevo mecanismo regulador puede jugar un papel importante en la determinación del resultado clínico de la enfermedad, ya que la proporción de estas dos variantes de tau en el cerebro varía sustancialmente en diferentes tauopatías.
Por ejemplo, la enfermedad de Alzheimer generalmente se caracteriza por una proporción igual de ambas isoformas de tau, mientras que los ovillos fibrilares en la parálisis supranuclear progresiva y la enfermedad de Pick consisten en gran medida en la variante más larga y más corta, respectivamente.
«Si bien los resultados actuales brindan nuevos e interesantes conocimientos sobre formación de grupos patológicos de proteína tau», dijo Surewicz, «nuestro estudio se limitó a experimentos con proteínas purificadas en el tubo de ensayo. El siguiente paso es verificar estos hallazgos en células y un modelos animales de la enfermedad».
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Se revela el mecanismo de control de la autofagia mediante la separación de fases líquido-líquido Más información: Solomiia Boyko el al., «Mecanismos reguladores de la fibrilación de la proteína tau en las condiciones de separación de fases líquido-líquido , PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2012460117 Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad Case Western Reserve Cita : El estudio identifica nuevos mecanismos que causan la acumulación de proteínas en enfermedades cerebrales (2020, 1 de diciembre) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-12-mechanisms-protein-clumping-brain-diseases.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.