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    La agregación en nano-estructuras amiloides (fibras ordenadas, principalmente) es una propiedad frecuente en proteínas asociadas a diversas enfermedades neurodegenerativas, tales como Alzheimer, Parkinson, Huntington y las patologías causadas por priones. En todos los casos estudiados, los amiloides formados por las proteínas implicadas presentan una estructura común, en la que el eje de aquellas fibras es perpendicular a las hebras de láminas-beta de longitud indefinida. Esta característica definitoria fundamenta el que la búsqueda de inhibidores universales de la agregación amiloide tenga el máximo interés farmacológico.

En paralelo al estudio directo de los amiloides formados por proteínas implicadas en patologías, se han propuesto sistemas modelo alternativos de mayor simplicidad y accesibilidad, tanto para su estudio experimental (genético, en particular) como para el desarrollo de sistemas eficientes de cribado de colecciones extensas de moléculas potencialmente inhibidoras. Los microorganismos constituyen una fuente muy atractiva de tales sistemas modelo. Así, las levaduras satisfacen dichos requisitos, presentando priones que actúan como determinantes de la transmisión no Mendeliana de diversos caracteres relevantes. Sin embargo, muy a pesar de su mayor simplicidad y del incomparable conocimiento sobre ellas acumulado, las bacterias han permanecido hasta ahora esencialmente al margen de los estudios sobre amiloidosis de proteínas. En nuestro grupo del Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC) , en buena medida, gracias al marco facilitado por el proyecto BIPEDD, financiado por la Comunidad de Madrid, estamos dando pasos en la dirección de cambiar esa situación.

Recientemente, hemos encontrado [1] que secuencias de ADN específicas inducen cambios estructurales en una porción (dominio WH1) de RepA, una proteína responsable de la replicación en bacterias Gram-negativas de elementos genéticos extracromosómicos (plásmidos). Dichos cambios suponen un incremento en la estructura de lámina-beta de la proteína y modulan in vitro su ensamblaje en distintas estructuras amiloides (fibras y esferulitas, principalmente). Además, identificamos en RepA-WH1 los residuos directamente implicados, que forman una estructura tridimensional  amiloide típica. El interés de estos hallazgos radica en que:

i) se trata de la primera vez en que se puede modular el ensamblaje de amiloides con un ligando natural específico (ADN), en lugar de con temperaturas, presión o pH extremos

ii) se ha descrito independientemente que los ácidos nucleicos desencadenan de manera similar la transformación de la proteína del prión de mamíferos (PrPc à PrPsc) [2], por lo que RepA-WH1 resulta ser un modelo novedoso para el estudio de la amiloidosis en priones.

En un trabajo que acaba de ser publicado [3], implicando también a otros dos grupos integrados en el programa BIPEDD-CAM, los de los Dres. Jerónimo Bravo (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas) y Antonio Romero (CIB-CSIC), hemos encontrado pequeñas moléculas orgánicas (derivados sulfonados del índigo, el clásico colorante que tiñe nuestras vidas de azul desde hace 3000 años) que, al competir la interacción del ADN con RepA-WH1 inhiben la agregación amiloide de esta proteína. Se trata de una "prueba de concepto" de la propuesta de la inducción por el ADN de la agregación amiloide en proteínas y uno de los primeros ejemplos de inhibición de amiloidosis actuando sobre una diana farmacológica distinta de las secuencias directamente implicadas en la agregación: el sitio de unión de un efector (ADN). Este trabajo fue destacado con la portada de la revista Nucleic Acids Research, en la que se publicó, y es un hito en el desarrollo de un sistema puramente bacteriano para el estudio y búsqueda de inhibidores “de amplio espectro” de la amiloidosis de proteínas.

Figura: cristales de la proteina RepA-WH1 unida al inhibidor S4-indigo. (Fuente: María Jesús Maté, Antonio Romero, Rafael Giraldo (CIB-CSIC))

[1] Giraldo R (2007). Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104: 17388-17393

[2] Silva JL, Lima LMTR, Foguel D, Cordeiro Y (2008). TIBS 33: 132-140

[3] Gasset-Rosa F, Maté MJ, Dávila-Fajardo C, Bravo J, Giraldo R (2008). Nucleic Acids Res. 36: 2249-2256

 

Autor: Rafael Giraldo (CIB-CSIC)

 







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