Fibrillas superdifusoras pilladas in fraganti
En enfermedades demenciales como el Alzheimer, las proteínas mal plegadas se acumulan en el cerebro. Los investigadores del Empa han resuelto ahora una especie especialmente activa de fibrillas proteicas con una precisión sin precedentes. La formación de moléculas potencialmente tóxicas en la superficie de las fibrillas proteicas se estudió desde las fases iniciales hasta las finales, abarcando un periodo de horas.
Estructuras proteínicas bajo el microscopio de fuerza atómica (AFM): Las zonas brillantes indican la actividad particularmente elevada de las fibrillas nanométricas.
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Ilustración esquemática de la formación de fibrillas superesparcidoras.
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Una hora después del inicio de la reacción, pueden observarse fibrillas muy activas y brillantes sobre las que se acumulan nuevos bloques de construcción de proteínas.
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El tratamiento de trastornos demenciales como el Alzheimer sigue siendo uno de los mayores retos a los que se enfrenta la medicina moderna. En el curso de las enfermedades neurodegenerativas, ciertas proteínas como la proteína β amiloide se acumulan en el cerebro. Se sospecha que están relacionadas con el desarrollo de la enfermedad, por lo que se consideran una diana prometedora para enfoques terapéuticos.
Ya se sabe que las proteínas mal plegadas se agrupan formando estructuras similares a fibras. Sin embargo, aún no se sabe a ciencia cierta cómo se forman estas fibrillas. Ahora, un equipo dirigido por el investigador Peter Nirmalraj, del laboratorio de Transporte en Interfaces a Nanoescala del Empa, y científicos de la Universidad irlandesa de Limerick han logrado mostrar cómo tiene lugar el proceso utilizando una técnica de imagen especialmente potente. Lo más especial Al parecer, algunas de las fibrillas nanométricas aseguran la propagación de la enfermedad en el tejido cerebral, por lo que se las denomina "superdifusoras".
Subespecie tóxica
Esta peculiar subespecie de fibrillas proteicas llamó la atención de los investigadores por sus inusuales propiedades: Los bordes y las superficies de las llamadas fibrillas superspreader muestran una actividad catalítica especialmente elevada. En estos sitios altamente activos se acumulan nuevos bloques de construcción de proteínas. Como resultado, se forman nuevas fibrillas de cadena larga a partir de estos sitios de nucleación. Los investigadores suponen que estas fibrillas de segunda generación acaban extendiéndose y formando nuevos agregados en el cerebro.
Se conoce la composición química de la proteína β amiloide mal plegada. Sin embargo, hasta ahora se desconocía el mecanismo por el que los bloques de construcción de la proteína se unen para formar fibrillas de segunda generación, así como su forma y estructura. "Los métodos convencionales, como los basados en técnicas de tinción, podían alterar la morfología y el lugar de adsorción de las proteínas, de modo que no podían analizarse en su forma natural", afirma Nirmalraj.
Precisión sin precedentes
La técnica utilizada por el investigador del Empa en este nuevo estudio es diferente: las proteínas se analizan inalteradas en una solución salina, que se acerca mucho más a las condiciones naturales del cuerpo humano que los métodos convencionales. Con el microscopio de fuerza atómica de alta resolución, las fibrillas, de menos de 10 nanómetros de grosor, pueden fotografiarse con una precisión sin precedentes a temperatura ambiente. Los investigadores pudieron seguir el proceso de formación de las fibrillas en tiempo real, desde los primeros momentos hasta las 250 horas siguientes. A continuación se compararon los análisis y se complementaron con cálculos de modelos moleculares. Esto permitió clasificar las fibrillas en subpoblaciones, como las "superspreader", basándose en sus estructuras superficiales. "Este trabajo nos acerca un paso más a comprender mejor cómo se propagan estas proteínas en el tejido cerebral de la enfermedad de Alzheimer", afirma Nirmalraj, investigador del Empa. Espera que, en última instancia, esto conduzca a nuevas formas de controlar la progresión de la enfermedad y a procedimientos de diagnóstico. La técnica utilizada por el investigador del Empa en este nuevo estudio es diferente: las proteínas se analizan inalteradas en una solución salina, que se aproxima mucho más a las condiciones naturales del cuerpo humano que los métodos convencionales. Con el microscopio de fuerza atómica de alta resolución, las fibrillas, de menos de 10 nanómetros de grosor, pueden fotografiarse con una precisión sin precedentes a temperatura ambiente. Los investigadores pudieron seguir el proceso de formación de las fibrillas en tiempo real, desde los primeros momentos hasta las 250 horas siguientes. A continuación se compararon los análisis y se complementaron con cálculos de modelos moleculares. Esto permitió clasificar las fibrillas en subpoblaciones, como las "superspreader", basándose en sus estructuras superficiales. "Este trabajo nos acerca un paso más a comprender mejor cómo se propagan estas proteínas en el tejido cerebral de la enfermedad de Alzheimer", afirma Nirmalraj, investigador del Empa. Espera que, en última instancia, esto conduzca a nuevas formas de controlar la progresión de la enfermedad y a procedimientos de diagnóstico.
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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