Desmitificar la "proteína de Parkinson
Un equipo de investigadores consigue observar directamente la unión a la membrana de la α-sinucleína en células vivas
La proteína α-sinucleína es una de las más abundantes en el cerebro humano. A menudo se la conoce como la "proteína del Parkinson", ya que el depósito de esta proteína en las células cerebrales es un rasgo distintivo de la enfermedad de Parkinson. A pesar del gran interés de la investigación biomédica en esta proteína, todavía quedan por responder muchas preguntas sobre la función y la fisiología de la α-sinucleína en las células vivas. Por ejemplo, hasta ahora no estaba claro si la proteína se une a los componentes internos de la célula, como las membranas, y en qué medida lo hace. Dado que estos procesos podrían desempeñar un papel en el desarrollo de la enfermedad, el equipo dirigido por el profesor Malte Drescher, químico físico con sede en Constanza, utilizó el perfeccionamiento de un método de medición establecido llamado "espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones" (espectroscopia EPR) para conocer mejor las propiedades de unión de la "proteína de Parkinson". El estudio, publicado en la revista científica "The Journal of Physical Chemistry Letters", aporta una prueba de concepto de que el método avanzado es fundamentalmente adecuado para dilucidar las interacciones proteína-lípido en las células. Además, este primer ensayo práctico aportó pruebas directas de la unión de la α-sinucleína a las membranas intracelulares.
Científicos de la Universidad de Constanza y de la Universidad Libre de Ámsterdam, en colaboración con el equipo de desarrollo de Bruker BioSpin, han logrado por primera vez la detección espectroscópica directa de la unión de la "proteína de Parkinson" α-sinucleína a las membranas lipídicas de la célula.
Malte Drescher Lab - University of Konstanz
Más lento no siempre es más completo
La versión avanzada de la espectroscopia EPR, utilizada en el presente estudio por primera vez en la práctica, se denomina espectroscopia EPR de barrido rápido. En ambos métodos, el convencional y el avanzado, las proteínas que se van a estudiar se equipan primero con las llamadas sondas de espín. Estas sondas químicas permiten detectar cambios en la estructura de las proteínas. Cada una de las sondas de espín tiene un electrón libre cuyo espín se excita mediante la irradiación con microondas. "Podemos imaginarnos los espines como pequeñas agujas de brújula que se ven influidas por la irradiación de microondas durante la medición", explica Drescher. En la espectroscopia EPR convencional, para cada grupo de espines excitados es necesario esperar a que esta influencia decaiga antes de que el grupo pueda ser excitado de nuevo. Este proceso, que lleva relativamente mucho tiempo, debe repetirse en muchas pasadas para lograr la medición completa.
En cambio, con la espectroscopia EPR de barrido rápido ya no es necesario esperar a que la influencia sobre un grupo de espines disminuya antes de continuar la medición. "En su lugar, se precipita la influencia espectral de un grupo de espín a otro y luego se vuelve al primer grupo en el momento en que su excitación acaba de remitir", dice Drescher. Por un lado, este procedimiento acorta el tiempo de medición necesario y, por otro, permite aplicar una mayor potencia de microondas, lo que mejora la precisión del método. Los investigadores han aprovechado ambas ventajas en su estudio actual sobre el comportamiento de unión de la α-sinucleína.
El nuevo método en la práctica
Por estudios anteriores realizados in vitro ("en el tubo de ensayo") ya se sabía que la "proteína de Parkinson" α-sinucleína puede unirse a membranas lipídicas con carga eléctrica negativa. En la espectroscopia EPR, este proceso de unión va acompañado de un cambio característico en la señal medida. "La α-sinucleína, inicialmente desordenada, adopta una forma ordenada al unirse a la membrana. Esto reduce la movilidad de la sonda de espín, y la unión de la proteína puede detectarse directamente mediante el método de medición", explica Theresa Braun, estudiante de doctorado del equipo de investigación de Drescher y, junto con Juliane Stehle, autora principal del estudio.
Utilizando vesículas de membrana sintéticas con carga negativa y α-sinucleína purificada, Drescher y sus colegas pudieron detectar el mismo cambio de señal en la espectroscopia EPR de barrido rápido. Pero no sólo lo consiguieron in vitro, sino también en el interior de células de la rana de garras africanas (Xenopus laevis), en las que primero se introdujeron las vesículas de membrana artificiales y, poco después, la proteína. A continuación, el equipo de investigación realizó mediciones en función del tiempo y pudo observar directamente, basándose en el cambio de la señal de medición, cómo la proporción de la proteína unida en la célula aumentaba con el tiempo.
También se observó un aumento comparable -aunque significativamente más débil- de la cantidad de α-sinucleína unida con el tiempo cuando no se introdujeron membranas artificiales en la célula. Así, según Drescher, sólo quedaba una explicación para esta observación crucial. "Es la primera vez que vemos pruebas directas de que la α-sinucleína interactúa con las membranas endógenas, es decir, con las membranas lipídicas existentes de forma natural", concluye el científico. Debido al tamaño comparativamente pequeño del efecto, en los experimentos con métodos de medición menos precisos esto había permanecido oculto anteriormente.
De la rana al ser humano
En futuros estudios, el equipo de Malte Drescher planea basarse en este resultado y seguir dilucidando el proceso de unión intracelular de la α-sinucleína a los componentes naturales de las células, con el fin de conocer mejor la función de la proteína. Un paso importante en este proceso será el paso de las células de rana como sistema modelo a varios tipos de células de mamíferos. El objetivo a largo plazo es comprender mejor las interacciones proteína-lípido de la "proteína de Parkinson" y su papel en el desarrollo de la enfermedad de Parkinson para poder desarrollar enfoques terapéuticos adecuados.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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