Descubierto el "final creciente" de la inflamación
Detener las enfermedades inflamatorias crónicas
Enrojecimiento, hinchazón, dolor: son signos de inflamación. Sirve para proteger al organismo de agentes patógenos o sustancias extrañas. Investigadores de las universidades de Bonn y Colonia han podido demostrar que las reacciones inflamatorias de una importante proteína sensorial se producen en una dirección espacial específica. Este hallazgo tiene el potencial de detener la inflamación en el "extremo de crecimiento" y, por tanto, detener las enfermedades inflamatorias crónicas.
Micrografía electrónica de la unión entre el sensor de peligro NLRP3 y su proteína señal, mostrada en aumento con la estructura proteica calculada.
Inga V. Hochheiser
Si las bacterias o los virus atacan a las células vivas o aparecen en ellas otras sustancias extrañas, se activa el sensor de peligro con la abreviatura NLRP3. "Los depósitos de proteínas en el cerebro que son característicos de la enfermedad de Alzheimer, las llamadas placas amiloides-ß, también pueden poner en marcha el NLRP3", afirma el Prof. Dr. Matthias Geyer, del Instituto de Biología Estructural del Hospital Universitario de Bonn, refiriéndose a estudios anteriores. Como muestran estos estudios anteriores de los investigadores, esta reacción se alimenta cada vez más: La reacción inflamatoria desencadenada por el NLRP3 favorece la posterior deposición de placas de amiloide-ß y contribuye significativamente al proceso de la enfermedad.
Una vez activadas, varias proteínas NLRP3 se unen entre sí y forman así el núcleo de una estructura en forma de hilo en la que se acumulan más y más proteínas. "La reacción se pone en marcha en cuanto hay una docena de moléculas NLRP3", informa Geyer. En teoría, un número infinito de moléculas NLRP3 puede unirse y extender la estructura en forma de hilo -científicamente llamada "filamento"- cada vez más lejos. Inga Hochheiser, del equipo del profesor Geyer, ha podido mostrar ahora la dirección en la que este filamento crece y continúa expandiéndose. "Pudimos obtener esta información gracias a la criomicroscopía electrónica. Este método permite observar las moléculas de proteína con un aumento de hasta 80.000 veces y, por tanto, hacerlas directamente visibles", afirma Hochheiser.
"Imagen fija" de la estructura en forma de hilo bajo el microscopio
En pequeños pasos, los científicos rociaron NLRP3 aislado de las células en un portamuestras y congelaron esta mezcla. De este modo, los investigadores obtuvieron una especie de "imagen fija" bajo el criomicroscopio electrónico. De este modo, se visualizó la estructura emergente en forma de hilo de las moléculas de NLRP3 dispuestas una al lado de la otra. "Estas imágenes individuales permitieron entender cómo se alargan los filamentos, como en una película", dice Hochheiser. Como las moléculas caen de forma diferente sobre el portamuestras cuando se rocían, pueden verse desde diferentes perspectivas en el microscopio. Estas diferentes vistas pueden combinarse en el ordenador para crear una imagen tridimensional. Los resultados mostraron que los filamentos sólo se forman en una dirección. "Esto nos permitió visualizar parte del aparato inflamatorio y leer literalmente la dirección de crecimiento", afirma el profesor Geyer, que dirigió el estudio y es miembro del Clúster de Excelencia ImmunoSensation2 y del Área de Investigación Transdisciplinar "Vida y Salud" de la Universidad de Bonn.
Detener las enfermedades inflamatorias crónicas
"El reto técnico consistía en encontrar las transiciones en las estructuras en forma de hilo y hacerlas visibles en la imagen", afirma el Prof. Dr. Elmar Behrmann, del Instituto de Bioquímica de la Universidad de Colonia. "Los nuevos hallazgos nos permiten ahora dirigirnos al extremo creciente de la respuesta inflamatoria utilizando anticuerpos o fármacos", explica Hochheiser. De este modo, los investigadores están más cerca de su objetivo de detener la acumulación del aparato inflamatorio y contrarrestar así la inflamación crónica.
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