En la enfermedad de Alzheimer, las proteínas se agrupan en fibrillas largas que causan la muerte de las células nerviosas. Las pequeñas proteínas de choque térmico pueden contrarrestar este efecto. Por lo tanto, los científicos esperan desplegarlas como agentes en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Utilizando el ejemplo de una pequeñaLos investigadores de la Universidad Técnica de Múnich TUM y el Helmholtz Zentrum München descubrieron cómo la proteína interactúa con otras proteínas.
Las pequeñas proteínas de choque térmico son los "trabajadores de ayuda de catástrofes" de la célula. Cuando se exponen a un fuerte calor o radiación, las proteínas vitales de la célula pierden su estructura y se coagulan en grupos enredados. Una vez que estos grupos se han formado, no hay retorno: ellas proteínas se vuelven inútiles y las células comienzan a morir. Sin embargo, las pequeñas proteínas de choque térmico se adhieren a las proteínas deformadas antes de que se agrupen y las conservan en un estado soluble, lo que ayuda a restaurar su forma adecuada.
candidato prometedor para nuevas formas de terapia
Las proteínas auxiliares son verdaderos multitalentos. Pueden unir grandes cantidades de proteínas mal plegadas y evitar que se agrupen. Esto también incluye las proteínas potencialmente causantes de enfermedades que se acumulan en las células de los pacientes con trastornos neurodegenerativos, por ejemplo, beta amiloides que se aglomeran para formar fibrillas largas en las células nerviosas de los pacientes con Alzheimer. Las proteínas de choque térmico también están asociadas con otros trastornos del sistema nervioso como la enfermedad de Parkinson y la esclerosis múltiple.
Aunque todavía no está claro qué papel desempeñan estos trabajadores de ayuda de catástrofe en las diversas dolencias, ya se los considera modelos para agentes en nuevos medicamentos. Si los mecanismos precisos por los cuales estas proteínas de choque térmico se unen a sus contrapartes causantes de enfermedadesse sabía, los científicos podrían desplegar este conocimiento para desarrollar agentes que utilicen estos mecanismos para combatir enfermedades.
Dos formas de salir del caos
Un grupo de investigadores dirigido por Bernd Reif, profesor del Departamento de Química de la Universidad Técnica de Munich TUM y líder del grupo en el Helmholtz Zentrum München, ahora ha logrado descubrir precisamente este mecanismo. Utilizando un procedimiento refinado de sólidosespectroscopía de resonancia magnética nuclear en el estado RMN de estado sólido, lograron, por primera vez, identificar los sitios en la alfa-B-cristalina que se unen al beta-amiloide.
Es el primer análisis de estructura directa de una proteína de choque térmico completa durante la interacción con un compañero de enlace, porque los trabajadores de ayuda por catástrofe no facilitan el trabajo del observador ". La alfa-B-cristalina existe en varias formas diferentes que comprenden 24, 28o 32 subunidades que se intercambian permanentemente ", explica Reif." Además, tiene un gran peso molecular. Estos factores hacen que el análisis de estructuras sea muy difícil ".
En estrecha colaboración con sus colegas de TUM, Johannes Buchner, profesor de biotecnología y Sevil Weinkauf, profesor de microscopía electrónica, Reif determinó que la pequeña proteína de choque térmico utiliza una pila de estructura de lámina beta no polar específica en su centro para las interacciones con elbeta-amiloide, lo que le permite acceder al proceso de agregación en dos lugares a la vez: por un lado, se une a los beta-amiloides individuales disueltos, evitando que formen fibrillas. Además, "sella" las fibrillas existentes, de modo que los amiloides adicionales no puedenya no se acumula
Plantilla para la construcción de proteínas artificiales
El conocimiento preciso sobre la forma en que la alfa-B-cristalina se une a la proteína de Alzheimer es particularmente interesante para los investigadores que utilizan la llamada "ingeniería de proteínas" para desarrollar nuevos agentes que se unan específicamente a las proteínas beta-amiloide y similares.La idea descubierta de la estructura de la lámina beta podría integrarse como bloques de construcción en tales proteínas diseñadas artificialmente, mejoraría su capacidad de unirse a las fibrillas que causan enfermedades, un primer paso en el desarrollo de nuevos agentes contra el Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas.
En el trabajo futuro, los científicos quieren observar más de cerca la región N-terminal de la alfa-B-cristalina. Como Reif y sus colegas han descubierto, une tipos de proteínas que, a diferencia del beta-amiloide, se agrupande manera desordenada. Los investigadores serán apoyados por el nuevo Centro de RMN que se está construyendo actualmente en el campus de Garching de la Universidad Técnica de Múnich y cuya apertura está programada para 2017. Una instalación adicional orientada específicamente a la RMN de estado sólido está actualmente bajoconstrucción en el Helmholtz Zentrum en Neuherberg.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz Zentrum Muenchen - Centro Alemán de Investigación para la Salud Ambiental . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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