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PUBLICADO EN 'PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES'

Describen los cúmulos de proteínas neuronales, cruciales en la ELA

JANO.es · 29 diciembre 2015

La investigación podría ser crucial para el desarrollo de medicamentos que detengan la creación de esos cúmulos y frenen la progresión de la enfermedad.

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Carolina del Norte (UNC), en Estados Unidos, han realizado la primera descripción basada en la evidencia de los cúmulos de proteínas neuronales considerados importantes en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), también conocida como enfermedad de Lou Gehrig, una patología neurodegenerativa fatal.

El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, también proporciona la primera evidencia definitiva de que estos cúmulos de proteínas son, en efecto, tóxicos para el tipo de neuronas que mueren en los pacientes con ELA. Esta investigación podría ser un paso crucial hacia el desarrollo de medicamentos para detener la creación de esos cúmulos y frenar la progresión de la enfermedad, puesto que las curas de la ELA y otras enfermedades neurodegenerativas han escapado a los científicos debido en gran parte a que sus causas siguen siendo un misterio.

"Uno de los mayores enigmas de la atención de salud es la forma de abordar las enfermedades neurodegenerativas, por lo que a diferencia de muchos tipos de cáncer y otros trastornos, actualmente no tenemos ninguna influencia contra estas enfermedades neurodegenerativas --reconoce el autor principal del estudio, Nikolay Dokholyan, profesor de Bioquímica y Biofísica en la UNC--. Este estudio es un gran avance, ya que arroja luz sobre el origen de la muerte de las neuronas motoras y podría ser muy importante para el descubrimiento de fármacos"

Los pacientes con ELA sufren parálisis progresiva y muerte prematura como consecuencia de la pérdida de las neuronas motoras, que son cruciales para moverse, hablar, tragar y respirar. El estudio se centró en un subconjunto de casos de ELA --un estimado de 1 a 2 por ciento-- que están asociados con las variaciones en una proteína conocida como SOD1; pero incluso en pacientes sin mutaciones en su gen SOD1, esta proteína ha demostrado que forma grupos potencialmente tóxicos.

Los investigadores descubrieron que la proteína forma grumos temporales de tres, conocidos como "trimer", y que estos cúmulos son capaces de matar células similares a neuronas motoras cultivadas en el laboratorio. "Éste es un gran paso porque nadie ha sabido exactamente qué interacciones tóxicas están detrás de la muerte de las neuronas motoras en pacientes con ELA", afirma Elizabeth Proctor, estudiante graduada en el laboratorio de Dokholyan en el momento del estudio y primera autora del papel.

"Al saber a qué se parecen estos trímeros, podemos tratar de diseñar fármacos para que dejen de formarse o confiscarlos antes de que puedan hacer daño. Estamos muy entusiasmados con las posibilidades", reconoce esta experta. El equipo del que forma parte se centró en SOD1 porque las mutaciones genéticas que afectan a la proteína se vincularon con ELA a principios de 1990, pero la forma exacta de la proteína agregada que es responsable de matar las neuronas ha sido difícil de identificar y muchos de los grupos que se cree que son tóxicos se desintegran casi tan pronto como se forman, haciéndolos extremadamente difíciles de estudiar.

"Se cree que parte de lo que los hace tan tóxicos es su inestabilidad --apunta Proctor, quien ahora es investigadora postdoctoral en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos--. Su naturaleza inestable los hace más reactivos con partes de la célula a las que no deberían estar afectando". Hasta ahora, los científicos no sabían cómo eran esos grumos fugaces o cómo podrían afectar a las células.

Para descifrar el misterio, el equipo de investigación utilizó una combinación de modelos computacionales y experimentos en células vivas. Proctor pasó dos años desarrollando un algoritmo personalizado para determinar la estructura de los trímeros, un aspecto del estudio que Dokholyan describió como "una hazaña increíble" similar a la cartografía de la estructura de una bola de hilo después de tomar fragmentos sólo de su capa más externa y después averiguar cómo encajan entre sí.

Una vez que se estableció la estructura de los trímeros, el equipo pasó varios años más desarrollando métodos para probar los efectos de los trímeros en células similares a neuronas motoras cultivadas en el laboratorio. Los resultados fueron claros: las proteínas SOD1 fueron fuertemente agrupadas en trímeros que fueron letales para las células similares a las neuronas motoras, mientras que las proteínas SOD1 no aglutinadas no lo eran.

El equipo planea investigar más a fondo el "pegamento" que mantiene los trímeros juntos con el fin de encontrar medicamentos que podrían separarlos o impedir su formación. Además, estos hallazgos podrían ayudar a arrojar luz sobre otras enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y el Parkinson.

"Hay muchas similitudes entre las enfermedades neurodegenerativas --apunta Dokholyan--. Lo que hemos encontrado aquí parece corroborar lo que se conoce acerca de la enfermedad de Alzheimer ya, y si podemos averiguar más sobre qué está pasando aquí, potencialmente podríamos abrir un marco para poder entender las raíces de otras enfermedades neurodegenerativas".

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