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)