Técnica especializada captura estructuras proteicas únicas en trastornos de neuropatía
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Charcot Marie Tooth y el síndrome de Dejerine-Sottas son grupos de enfermedades que implican la ruptura de la vaina de mielina que cubre los axones nerviosos.
A medida que esta vaina de mielina se descompone, las personas que padecen estos trastornos sufren daños en los nervios de los brazos y las piernas. Es posible que las personas con la enfermedad de Dejerine-Sottas nunca caminen o que pierdan la capacidad de caminar cuando lleguen a la adolescencia.
Los investigadores sabían que una proteína llamada PMP22, que es importante para la mielina nerviosa, probablemente esté involucrada en la enfermedad. Pero debido a que la proteína es tan pequeña y forma parte de la membrana celular, es difícil de estudiar. Ahora, un equipo interdisciplinario de la Universidad de Michigan y la Universidad de Vanderbilt ha utilizado una técnica de vanguardia llamada espectrometría de masas de movilidad de iones (IM-MS) para demostrar que una versión mutante inestable de la proteína PMP22 se asocia con otra PMP22 mutante, formando un complejo estable llamado «dímero».
«Si obtiene una de estas mutaciones en su gen PMP22, eso conduce a la creación de esta proteína mutante. Entonces, nuestros resultados indican que la proteína mutante producida es probablemente se dimerice», dijo Brandon Ruotolo, autor principal del nuevo estudio y profesor de química en la UM. «Debido a que es estable, no se va a volver a formar en una proteína monomérica que luego le dará una producción normal de vaina de mielina».
Sus resultados, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, proporcionan una nueva visión de cómo funcionan estas enfermedades, y algún día podría proporcionar un objetivo para la terapia.
El investigador de Vanderbilt Charles Sanders comenzó a estudiar PMP22 en 2000. Era una proteína que se sabía que estaba involucrada en estas enfermedades neurológicas, pero pocos lo estaban estudiando. Hay otras enfermedades relacionadas con problemas con el plegamiento de proteínas, dice Sanders. Por lo general, las proteínas mal plegadas causan enfermedades de dos maneras: una es que cuando se mal pliegan, se degradan y no pueden completar el trabajo para el que están destinadas. Una segunda es que una proteína se acumula, pegando la célula e impidiendo que haga su trabajo correctamente.
«Con PMP22, nunca ha estado completamente claro cómo causa la enfermedad. Definitivamente está relacionado con problemas con el plegamiento , pero ¿cómo funciona esto realmente? Lo que sugieren los resultados de Brandon es que cuando esta proteína es inestable, no se pliega correctamente, pero en lugar de degradarse, forma este dímero mal plegado», dijo Sanders. «Todavía no sabemos exactamente qué hace entonces para causar estas enfermedades, pero es una observación interesante e inusual que hace que estas enfermedades sean diferentes de todas las demás enfermedades del plegamiento de proteínas».
A lo largo de los años El laboratorio de Sanders ha realizado una serie de mediciones para cuantificar la estabilidad de las formas mutantes de PMP22. Su laboratorio también ha colaborado con la investigadora de la UM Melanie Ohi para estudiar la función saludable de PMP22, trabajo que comenzó mientras Ohi estaba en la facultad de Vanderbilt.
«Pudimos ver lo que llamamos ensamblajes similares a la mielina eso nos permitió tener una idea de lo que esta proteína podría estar haciendo realmente en el contexto de una membrana. Cuando llegamos a la UM, nuestro objetivo era obtener una estructura de alta resolución, lo cual es realmente difícil porque es una proteína muy pequeña. «, dijo Ohi. «Necesitábamos averiguar si la proteína que el Dr. Yadav estaba haciendo para estudios estructurales estaba formando oligómeros más grandes y, sorprendentemente, PMP22 funciona bien para la técnica de Brandon».
Actualmente profesor asociado en el Instituto de Ciencias de la Vida de la UM, Ohi conoció a Ruotolo, cuyo laboratorio se especializa en usar IM-MS para capturar estructuras nativas de biomoléculas y cómo se ensamblan.
Para ver estas proteínas usando este tipo de espectrometría de masas, el laboratorio de Ruotolo transfiere la proteína al fase gas usando una técnica llamada ionización por nano-electrospray. La técnica funciona rociando soluciones que contienen proteínas en pequeñas gotas cargadas. El solvente que transporta la proteína se seca rápidamente. Este proceso ocurre en solo milisegundos, lo que deja atrás la proteína cargada. Estas proteínas cargadas luego se introducen en un entorno de vacío dentro del instrumento de espectrometría de masas.
Una vez dentro del instrumento, los iones encuentran una cámara presurizada con una pequeña cantidad de gas de fondo. Dentro de esta cámara, el instrumento utiliza un campo eléctrico para atraer las proteínas ionizadas a través de una serie de electrodos en presencia del gas de fondo. Esto separa los iones según su tamaño. Un dispositivo posterior utiliza una cámara operada en estrictas condiciones de vacío para separar los mismos iones según su masa. De esta manera, los investigadores pueden ver las estructuras de las proteínas y separar los dímeros de PMP22 de los monómeros para evaluarlos de forma independiente.
Los investigadores luego calientan las proteínas ionizadas y miden su tamaño, repitiendo esto paso varias veces para medir los cambios de tamaño a medida que las proteínas se despliegan. Esto les dice a los investigadores qué tan estables son las proteínas y, en particular, la estabilidad de las proteínas dímeras mal plegadas.
Los investigadores dicen que desarrollar terapias para interferir con estos mutantes que se agrupan está más adelante, pero saber cómo y dónde la proteína autoasociada proporciona una hoja de ruta para un nuevo lugar de investigación.
«No solo es un gran paso adelante en lo que sabemos sobre la proteína, sino que la espectrometría de masas tiene capacidades tan fabulosas que esto abre la puerta a un conjunto increíble de cosas que podríamos hacer en el futuro con esta proteína», dijo Sanders. «Con el tipo de técnicas con las que trabaja Brandon, se podría imaginar extender esto eventualmente al descubrimiento de fármacos, utilizando este método básico como ensayo para encontrar compuestos que corrijan estos defectos».
El estudio se titula «Ion La espectrometría de masas de movilidad revela el papel de los dímeros de proteína de mielina periférica en la neuropatía periférica».
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Cómo los nervios pueden perder su aislamiento Más información: La espectrometría de masas de movilidad de iones revela el papel de los dímeros de proteína de mielina periférica en la neuropatía periférica. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2015331118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de Michigan Cita: Técnica especializada captura estructuras proteicas únicas en neuropatía desórdenes (20 de abril de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-specialized-technique-captures-unique-protein.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.