Traçando o caminho das proteínas da doença de Parkinson

August 5, 2017 - Resumo:
Os pesquisadores desenvolveram um conjunto de ferramentas para observar, monitorar e quantificar como as proteínas dobradas associadas à doença de Parkinson entram em neurônios em culturas de laboratório e o que acontece com elas uma vez que estão dentro.

HISTÓRIA COMPLETA
À medida que as doenças neurodegenerativas, como a doença de Parkinson e a doença de Alzheimer, as proteínas dobradas aglutinam em neurônios, recrutando proteínas normais na célula também dobrada e agregada. As células em que isso ocorre degeneram e eventualmente morrem. Ser capaz de manter o olho no paradeiro dessas proteínas corrompidas é a chave para desvendar essas doenças e desenvolver curas.

Uma equipe de pesquisadores já desenvolveu um conjunto de ferramentas para observar, monitorar e quantificar as proteínas dobradas associadas à doença de Parkinson entre os neurônios nas culturas laboratoriais e o que acontece com elas uma vez que estão dentro. Os resultados serão publicados na edição de 11 de agosto do Journal of Biological Chemistry.

A alfa-sinucleína é uma proteína encontrada em todos os neurônios, onde se pensa estar envolvida a regulação da liberação do neurotransmissor. Palhetas de alfa-sinucleína dobradas incorretamente juntas, formando depósitos fibrosos chamados fibrilas amilóides. Estes são os principais componentes dos corpos de Lewy, as massas observadas nos neurônios dos pacientes de Parkinson.

Em 2011, o grupo de Virginia Lee no Center for Neurodegenerative Disease Research da Universidade da Pensilvânia mostrou que, se as fibrilas de alfa-sinucleína produzidas em laboratório fossem adicionadas aos neurônios que cresciam em um disco, os neurônios desenvolveriam corpos de Lewy e exibiam outros sintomas de neurodegeneração. Este estudo e outros sugeriram que a alfa-sinucleína equivocada poderia se espalhar de célula para célula, em vez de se formar de novo em cada célula individual. No entanto, não havia como observar diretamente os passos iniciais das fibrilhas de alfa-sinucleína que entram nas células.

"Nossa compreensão da doença neurodegenerativa - ou mesmo a função normal do cérebro saudável, para esse assunto - está limitada pelas técnicas que atualmente temos à nossa disposição", disse Richard Karpowicz Jr., um pós-doutor no laboratório de Lee que liderou o novo estudo.

Karpowicz desenvolveu um método simples mas sensível para visualizar fibrilas de alfa-sinucleínicas que entram em células. Primeiro, ele cultivou neurônios e fibrilas sintetizadas de alfa-sinucleína marcadas com proteínas fluorescentes. Em seguida, ele colocou as células e as fibrilas fluorescentes em um disco juntas. Em seguida, ele adicionou um corante, chamado tripano azul, que desliga as marcas fluorescentes. Importante, este corante não pode passar por membranas celulares intactas, o que significa que não pode desligar tags que já estão dentro das células. Uma vez que ele adicionou o corante, as fibrilas brilhantes fora das células desligaram, mas as que já entraram na célula continuaram a brilhar, permitindo que ele visualize e conte as fibrilas internalizadas.

Além disso, em colaboração com o grupo de pesquisa de E. James Petersson no Departamento de Química da Universidade da Pensilvânia, os pesquisadores também desenvolveram fibrilas marcadas com etiquetas fluorescentes duradouras que eram sensíveis ou insensíveis à acidez. Com base em se a fluorescência era visível, os pesquisadores poderiam determinar quando as fibrilas entraram em compartimentos ácidos na célula, o que lhes permitiu deduzir os processos celulares que atuavam sobre as fibrilas.

Usando esses métodos, a equipe conseguiu obter várias idéias sobre o destino das fibrilhas que entram nas células. Eles descobriram que as fibrilas foram ativamente envolvidas pela membrana celular e transportadas para os lisossomos, o compartimento de descarte de resíduos da célula, onde a maioria das fibrilas permaneceu por dias. "É incrível o quanto a célula pode seqüestrar", disse Karpowicz. Mas apesar dos melhores esforços das células, algumas fibrilas encontraram o caminho para sair dos lisossomos e induziram agregação de proteínas.

Quando os pesquisadores adicionaram cloroquina às células para inibir a atividade lisossômica, mais e mais da alfa-sinucleína nativa foi recrutada para formar agregados. A disfunção lisossômica é freqüentemente observada em pacientes com doenças neurodegenerativas. "Nós sabemos que algumas das [proteínas patológicas], de alguma forma, saem dos lisossomos", disse Lee. "Mas nós não sabemos como isso acontece".

Mas ser capaz de quantificar com precisão a quantidade de fibrilas retomadas permitirá que os pesquisadores criem rapidamente potenciais compostos farmacológicos que poderiam ser usados ​​um dia para impedir a disseminação das proteínas corrompidas em um paciente. "Uma vez que você pode observar a absorção de [fibrilas] na célula e quantificar o quanto está dentro da célula, então você pode adicionar pequenas moléculas para ver se você pode reduzir a absorção", disse Lee. "É realmente um ensaio simples e não leva muito tempo". Karpowicz acrescentou que olhar para a variação genética nestes caminhos de absorção poderia fornecer dicas sobre por que algumas pessoas são mais suscetíveis à doença do que outras. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Science Daily.