La degradación del transporte en las células cerebrales puede provocar Alzheimer, Parkinson
Después de estudiar el proceso en ratones y moscas, los científicos sugieren que la falta de transporte de las máquinas moleculares que descomponen las proteínas en las células podría estar en el centro de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson.
La capacidad de separar las proteínas que están dañadas, que tienen una forma incorrecta o que exceden los requisitos es una función crucial en las células vivas. Este proceso ocurre en lugares específicos dentro de la celda.
Algunas de estas ubicaciones pueden estar a más de 1 metro del cuerpo celular en las neuronas o células nerviosas porque se encuentran a lo largo de sus axones, que son fibras largas y delgadas que las unen a otras neuronas.
Las células usan máquinas moleculares complejas llamadas proteasomas para descomponer las proteínas en sus sitios específicos de actividad.
Una de las características distintivas de las enfermedades neurodegenerativas es la acumulación de proteínas que no se han descompuesto.
Los ejemplos incluyen la acumulación de beta-amiloide en la enfermedad de Alzheimer y alfa-sinucleína en la enfermedad de Parkinson.
A medida que las proteínas no degradadas se acumulan, se adhieren entre sí y a otras sustancias, obstruyendo las células cerebrales e interrumpiendo su función. Las células finalmente dejan de funcionar y mueren.
Fallo de transporte
La nueva investigación, llevada a cabo por científicos de la Universidad Rockefeller en Nueva York, NY, apoya la idea de que la falta de transporte de proteasomas podría ser una causa de la acumulación de proteínas que ocurre en las enfermedades neurodegenerativas.
Los investigadores informan sus hallazgos en dos artículos recientes, uno en Célula de desarrollo y el otro en PNAS.
"Este es el primer estudio que encuentra un mecanismo por el cual los proteasomas se mueven a las terminaciones nerviosas para hacer su trabajo", dice el profesor Hermann Steller, autor principal de ambos estudios.
"Cuando este mecanismo se interrumpe", agrega, "hay graves consecuencias para la función y la supervivencia a largo plazo de las células nerviosas".
En el primer estudio, él y sus colegas investigaron los proteasomas en moscas de la fruta y ratones. Allí, encontraron que la proteína inhibidora del proteasoma 31 (PI31) es esencial para transportar proteasomas en los axones de las neuronas.
Parece que PI31 ayuda a los proteasomas a acoplarse a los motores moleculares que los transportan y también promueve el movimiento de los motores. Sin PI31, cesa el transporte de proteasomas.
La manipulación genética arroja más luz
En el segundo estudio, los investigadores investigaron PI31 más a fondo manipulando su gen.
Diseñaron ratones con silenciosos PI31 genes en dos tipos de células cerebrales que tienen axones largos.
Con el gen desactivado, esas células no podrían producir la proteína PI31 ni transportar proteasomas.
Los científicos vieron cómo esto conducía a una acumulación de proteínas anormales en los extremos de los axones largos, o "las puntas distales de las neuronas".
También vieron que las neuronas a las que les faltaba PI31 se veían extrañas.
Los "defectos estructurales" fueron particularmente notables en las ramas de los axones y en las sinapsis, que forman las uniones entre las neuronas.
“En particular, estos cambios estructurales se volvieron progresivamente más severos con la edad”, comenta el profesor Steller.
Explica que cuando observaron a los ratones con esos defectos, les recordó "los graves defectos anatómicos y de comportamiento que vemos en algunas enfermedades neurogenerativas humanas".
Potencial de nuevos tratamientos
Los investigadores creen que sus hallazgos se sumarán al creciente conocimiento sobre el papel de PI31 en las enfermedades neurodegenerativas.
Por ejemplo, existe un tipo severo de Parkinson que ataca antes en la vida que otros tipos debido a una mutación en el PARQUE15 gene.
Los científicos han propuesto que debido a PARQUE15 interactúa con PI31, su alteración puede interferir con la actividad del proteasoma.
Los investigadores ya están explorando cómo utilizar PI31 y las moléculas con las que interactúa como objetivos de fármacos.
Esperan que pueda conducir a tratamientos que intervengan temprano en el proceso de la enfermedad, ya que PI31 está activo durante la formación temprana de las células nerviosas.
Otra vía que están siguiendo es cómo hacer que el transporte de proteasoma detenido se mueva nuevamente.
Aunque la nueva investigación se centra en los mecanismos de acumulación de proteínas, el profesor Steller no cree que sea una causa fundamental, sino más bien un síntoma de algo más grande que está sucediendo.
"Nuestro trabajo sugiere que realmente comienza con un defecto local en los proteasomas, lo que resulta en una falla en la degradación de proteínas que son críticas para la función nerviosa".
Prof. Hermann Steller
