Investigadores mapean patrones de glicosilación asociados con la enfermedad de Alzheimer
Escaneo PET de un cerebro humano con enfermedad de Alzheimer. Crédito: dominio público
Usando una nueva metodología, los investigadores de la Universidad de Kentucky han mapeado las variaciones en las cadenas de azúcar adheridas a las proteínas cerebrales de personas sanas fallecidas o personas con la enfermedad de Alzheimer.
Hasta el momento, no hay tratamientos efectivos disponibles para la enfermedad de Alzheimer (EA). Se necesitan desesperadamente nuevos enfoques para prevenir la progresión de esta devastadora enfermedad neurológica.
Los laboratorios de Ramon Sun, Ph.D., profesor asistente de neurociencia en la Facultad de Medicina del Reino Unido e investigador del Markey Cancer Center, y Matthew Gentry, Ph. D., profesor de bioquímica molecular y celular y director de Lafora Epilepsy Cure Initiative, UK College of Medicine, desarrolló un nuevo método de imagen para identificar los patrones específicos de las moléculas de azúcar que se unen a las proteínas dentro de un tejido. La forma de unión del azúcar que estudiaron se llama N-glicosilación. Aplicaron esta metodología para analizar este «código de azúcar» en los cerebros de dos modelos de ratón con EA y en individuos que murieron de demencia.
Los modelos de ratón que estudiaron representan dos patologías diferentes que se encuentran comúnmente en pacientes con EA . En uno, los ratones acumulan la proteína A (beta amiloide) en el cerebro; en el otro, los ratones acumulan formas anormales de la proteína tau en el cerebro. A pesar de tener diferentes patologías subyacentes, ambos modelos de ratón exhibieron una mayor N-glicosilación tanto en la corteza frontal como en el hipocampo.
También analizaron muestras de cerebros de tres personas de la misma edad y tres pacientes con Alzheimer tipo A. enfermedad. Al igual que los cerebros de los ratones, hubo un aumento de la glicosilación en la región de la corteza frontal en los cerebros de los pacientes con AD. Sin embargo, en contraste con lo que se observó en los ratones, las regiones del hipocampo de los pacientes con EA tenían una N-glicosilación reducida.
Los resultados definen diferencias regionales específicas entre la corteza frontal y el hipocampo en pacientes humanos con EA y emparejaron control S. Específicamente, se observó un aumento de la N-glicosilación en regiones de la corteza frontal en el cerebro con AD y una disminución de la N-glicosilación en las regiones del hipocampo. Además, este estudio destaca una diferencia fundamental en los patrones de glicosilación de proteínas ligadas a N en la región del hipocampo entre modelos de ratones con EA y pacientes humanos.
«Este estudio ayudará potencialmente en el desarrollo de nuevas direcciones de investigación, nuevos dianas terapéuticas y evaluación de biomarcadores para el futuro tratamiento y diagnóstico de la EA», dijo Sun. Este trabajo se publicó recientemente en Alzheimer’s & Dementia, la revista de la Asociación de Alzheimer.
La importancia de comprender los patrones de N-glicosilación y la regulación de este proceso bioquímico en el cerebro es el tema de una revisión en Trends in Endocrinología y Metabolismo por Sun y Gentry y sus equipos. La biosíntesis de cadenas de azúcares de proteínas unidas a N es una rama poco estudiada del metabolismo de la glucosa. Dentro de las células, la glucosa se puede utilizar para producir energía o construir cadenas complejas de azúcares que modifican proteínas o lípidos. Estos procesos compiten por una fuente finita de glucosa en las células.
«En el sistema nervioso central, la glicosilación de proteínas ligadas a N es fundamental tanto para las neuronas como para las células gliales», dijo Tara Hawkinson, estudiante de doctorado en el College of Medicine y el autor principal de este manuscrito. Este proceso controla muchos aspectos de las proteínas clave involucradas en la actividad neuronal. La glicosilación aberrante puede conducir a la disfunción y muerte de las neuronas.
En consecuencia, la glicosilación de proteínas alterada puede contribuir a varios tipos de trastornos neuronales, que van desde los asociados con la pérdida de neuronas, como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, hasta los asociados con conexiones neuronales defectuosas, como la esquizofrenia y los trastornos neurológicos del desarrollo.
Los métodos desarrollados por los laboratorios Sun y Gentry para evaluar la distribución espacial del código de azúcar de los patrones de N-glicosilación en el cerebro permitirán a los investigadores para hacer preguntas clave sobre cómo se alteran estos patrones en condiciones patológicas.
«Con estos avances metodológicos, podemos comenzar a responder preguntas sobre cómo las células cerebrales coordinan el metabolismo de la glucosa para equilibrar las necesidades energéticas y de glicosilación, cómo las alteraciones en el código del azúcar contribuyen a los trastornos neurológicos y comienzan a desarrollar terapias para abordar estos problemas», dijo Gentry.
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Los investigadores descubren funciones fundamentales de la glucosamina en el cerebro Más información: Tara R. Hawkinson et al, Imágenes glucómicas espaciales in situ de cerebros con enfermedad de Alzheimer de ratones y humanos, Alzheimer y demencia (2021). DOI: 10.1002/alz.12523 Proporcionado por la Universidad de Kentucky Cita: Los investigadores mapean los patrones de glicosilación asociados con la enfermedad de Alzheimer (2021, 16 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/ 2021-12-glicosilación-patrones-alzheimer-disease.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.