Un nuevo estudio dirigido por científicos del Instituto de Investigación Scripps TSRI sugiere que las células construyen "grupos" de proteínas para proteger contra enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica, también conocida como ELA o enfermedad de Lou Gehrig.
Por primera vez, los investigadores descubrieron que una enzima específica puede "etiquetar" ciertos tipos de proteínas anormales para enviarlas a grupos, donde pueden ser menos tóxicos para la célula.
"Hemos descubierto un nuevo mecanismo molecular subyacente a la neurodegeneración", dijo Claudio Joazeiro, profesor asociado de biología celular y molecular en TSRI y autor principal del nuevo estudio. "Esto podría conducir a nuevos diagnósticos o nuevos enfoques terapéuticos, especialmente para la ELA"
El estudio, que se publicó recientemente en la revista eLife , proporciona una nueva perspectiva sobre el papel de los grupos de proteínas, que durante mucho tiempo se han asociado con algunos tipos de enfermedades neurológicas.
Cómo atrapar proteínas peligrosas
Las células están formadas por millones de proteínas que realizan las funciones esenciales de la vida. Con tantos jugadores en una célula, es fácil imaginar que las cosas a veces salen mal.
En ALS, las mutaciones genéticas pueden hacer que las células nerviosas acumulen proteínas anormales y eventualmente mueran, lo que lleva a síntomas como debilidad muscular y parálisis.
Para desarrollar un tratamiento para la ELA, los investigadores han estado investigando la capacidad de la célula para identificar y destruir proteínas anormales antes de que sea demasiado tarde. En 2009, un estudio de Joazeiro y su colega Steve Kay, ahora presidente de TSRI, informó que las mutaciones en unenzima llamada Listerin Ltn1 causa síntomas similares a la ELA en ratones. Luego, en 2010, un estudio de Joazeiro y Mario Bengtson, un ex investigador postdoctoral en TSRI y ahora profesor asistente de la Universidad de São Paulo, Brasil, descubrió que Ltn1 puedeidentificar proteínas anormales que se han "atascado" en el ribosoma, la estructura celular que ensambla nuevas proteínas.
"En un mar de proteínas normales, estas enzimas pueden identificar cuáles son potencialmente tóxicas", dijo Joazeiro.
Si bien Ltn1 marca proteínas anormales en el ribosoma para su destrucción, por alguna razón no las atrapa a todas. Esto llevó a los investigadores a creer que otra enzima en el complejo de control de calidad asociado al ribosoma más grande de la célula podría ser importante para atrapar otras ne'er-do-wells.
los grupos pueden actuar como trampas
Utilizando técnicas y células de levadura en genética molecular, bioquímica y fluorescencia celular, el equipo descubrió que otra subunidad compleja de control de calidad asociada al ribosoma, llamada Rqc2, se lanza para "etiquetar" proteínas anormales que Ltn1 falla. Sin embargo, cuando se etiqueta en esta alternativade manera que, en lugar de ser el objetivo inmediato de destrucción, las proteínas forman grupos o agregados.
"Esta es la primera evidencia de que las proteínas están etiquetadas para la agregación", dijo Ryo Yonashiro, investigador asociado de investigación de TSRI, quien fue coautor del estudio con Erich B. Tahara, anteriormente de TSRI y ahora en la Universidad Federal de Minas Geraisen Brasil.
Los investigadores piensan que los grupos pueden actuar como trampas para evitar que las proteínas anormales individuales interfieran con las proteínas normales. Las proteínas recogidas en grupos también podrían ser más fáciles de destruir para una célula.
Los nuevos hallazgos ayudan a explicar por qué los ratones que se sabe que tienen mutaciones en los genes que codifican el complejo de control de calidad asociado al ribosoma también muestran síntomas similares a los de la ELA a medida que envejecen. Estos ratones simplemente pueden carecer de las enzimas necesarias para mantener un control de calidad de proteínas adecuado.En un escenario, las mutaciones en el complejo que impiden la formación de grupos protectores pueden ser tóxicas. En otro, las mutaciones que resultan en demasiados grupos también pueden ser perjudiciales.
"Debido a que todos tenemos estas enzimas que hemos estado estudiando, creemos que es muy probable que este proceso también sea relevante en enfermedades humanas", dijo Joazeiro.
Los investigadores planean investigar más a fondo el papel de los agregados de proteínas y los mecanismos moleculares que conducen a la ELA.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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