Seguir los saltos de las proteínas desordenadas podría conducir a futuros tratamientos para la enfermedad de Alzheimer
Crédito: CC0 Public Domain
Investigadores de la Universidad de Cambridge, la Universidad de Milán y Google Research han utilizado técnicas de aprendizaje automático para predecir cómo las proteínas, en particular los implicados en enfermedades neurológicas, cambian completamente sus formas en cuestión de microsegundos.
Descubrieron que cuando la beta amiloide, una proteína clave implicada en la enfermedad de Alzheimer, adopta una forma muy desordenada, en realidad es menos probable que se una y forme los grupos tóxicos que conducen a la muerte de las células cerebrales.
Los resultados, publicados en la revista Nature Computational Science, podrían ayudar en el desarrollo futuro de tratamientos para enfermedades que involucran proteínas alteradas, como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson.
«Estamos acostumbrados a pensar en las proteínas como moléculas que se pliegan en estructuras bien definidas: descubrir cómo ocurre este proceso ha sido un foco de investigación importante en los últimos 50 años», dijo la profesora Michele Vendruscolo del Centro de Enfermedades Misfolding de Cambridge, quien dirigió la investigación. «Sin embargo, alrededor de un tercio de las proteínas de nuestro cuerpo no se pliegan y, en cambio, permanecen en formas desordenadas, como fideos en una sopa».
No sabemos mucho sobre el comportamiento de estas proteínas desordenadas. proteínas, ya que los métodos tradicionales tienden a abordar el problema de determinar estructuras estáticas, no estructuras en movimiento. El enfoque desarrollado por los investigadores aprovecha el poder de la red informática de Google para generar un gran número de trayectorias cortas. Los movimientos más comunes aparecen varias veces en estas «películas», lo que hace posible definir las frecuencias por las que las proteínas desordenadas saltan entre diferentes formas.
«Contando estos movimientos, podemos predecir en qué estados se encuentra la proteína». ocupa y qué tan rápido pasa entre ellos», dijo el primer autor Thomas Lhr del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge.
Los investigadores centraron su atención en el péptido beta amiloide, un fragmento de proteína asociado con la enfermedad de Alzheimer, que agregados para formar placas de amiloide en los cerebros de las personas afectadas. Descubrieron que la beta amiloide salta entre estados muy diferentes millones de veces por segundo sin detenerse nunca en ningún estado en particular. Este es el sello distintivo del trastorno y la principal razón por la cual la beta amiloide se ha considerado ‘no medicable’ hasta ahora.
«El movimiento constante de la beta amiloide es una de las razones por las que ha sido tan difícil atacarla, es casi como tratar de atrapar humo con las manos», dijo Vendruscolo.
Sin embargo, al estudiar una variante de la beta amiloide, en la que uno de los aminoácidos se modifica por oxidación, los investigadores lograron vislumbrar cómo hacerlo resistente a la agregación. Descubrieron que la beta amiloide oxidada cambia de forma incluso más rápido que su contraparte no modificada, lo que proporciona un fundamento para explicar la menor tendencia a la agregación de la versión oxidada.
«Desde una perspectiva química, esta modificación es un cambio menor. Pero el efecto sobre los estados y las transiciones entre ellos es drástico», dijo Lhr.
«Al hacer que las proteínas desordenadas estén aún más desordenadas, podemos evitar que se autoasocien de maneras aberrantes», dijo Vendruscolo.
El enfoque proporciona una poderosa herramienta para investigar una clase de proteínas con movimientos rápidos y desordenados, que hasta ahora han permanecido esquivos a pesar de su importancia en biología y medicina.
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Los investigadores muestran cómo dirigirse a una proteína que cambia de forma en la enfermedad de Alzheimer Más información: Thomas Lhr et al, A kinetic ensemble of the Alzheimer’s A peptide, Nature Computational Science ( 2021). DOI: 10.1038/s43588-020-00003-w Información de la revista: Nature Computational Science
Proporcionado por la Universidad de Cambridge Cita: Seguir los saltos de proteínas desordenadas podría conducir a futuros tratamientos de la enfermedad de Alzheimer (2021, 14 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-disordered-proteins-future-treatments-alzheimer.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.