Investigadores descubren cómo las proteínas se acumulan rápidamente en el cerebro con Alzheimer

Investigadores de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han identificado y demostrado que puede ser posible controlar el mecanismo que conduce a la rápida acumulación de las "placas" causantes de la patología que son características de la enfermedad de Alzheimer.

La capacidad de las moléculas biológicas, como el ADN, para replicarse a sí mismas, es el fundamento de la vida; un proceso que por lo general implica maquinaria celular compleja. Sin embargo, ciertas estructuras de proteínas logran replicarse sin ninguna ayuda adicional, como las pequeñas fibras de proteínas que causan enfermedades -fibrillas- que están implicadas en trastornos neurodegenerativos, como la enfermedad de Alzheimer y el Parkinson.

Estas fibrillas, conocidas amiloides, se entrelazan y enredan entre sí, generando las denominadas "placas" que se encuentran en el cerebro de pacientes de Alzheimer. La formación espontánea de las primeras fibras amiloides es muy lenta y, por lo general, lleva varias décadas, lo que podría explicar por qué el Alzheimer es generalmente una enfermedad que afecta a las personas en su vejez. Sin embargo, una vez que se forman las primeros fibrillas, comienzan a replicarse y propagarse mucho más rápidamente por sí mismas, haciendo de la enfermedad extremadamente difícil de controlar.

A pesar de su importancia, no se entiende bien el mecanismo fundamental de cómo fibrillas de proteína pueden auto-replicarse sin ninguna maquinaria adicional. En un estudio publicado este lunes en la revista 'Nature Physics', un equipo dirigido por investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge usó una poderosa combinación de simulaciones por ordenador y experimentos de laboratorio para identificar los requisitos necesarios para la autorreplicación de las fibrillas de proteína.

UN SIMPLE MECANISMO FÍSICO, RESPONSABLE

Los investigadores encontraron que el proceso aparentemente complicado de autorreplicación de fibrillas en realidad se rige por un simple mecanismo físico: la acumulación de proteínas saludables en la superficie de las fibrillas existentes. Los científicos emplearon una molécula conocida como beta-amiloide, que forma el componente principal de las placas amiloides encontradas en el cerebro de pacientes de Alzheimer.

El equipo de investigadores de este trabajo halló una relación entre la cantidad de proteínas saludables que se depositan sobre las fibrillas existentes y la tasa de autorreplicación de las fibrillas. En otras palabras, cuanto mayor es la acumulación de proteínas en las fibrillas, más rápidamente se auto-repiten. También mostraron, como una prueba de principio, que cambiando la forma en la que las proteínas saludables interactúan con la superficie de las fibrillas, es posible controlar la autorreplicación de las fibrillas.

La doctora Andela Saric, primera autora del estudio, dice: "Uno de los misterios de la formación de placas amiloides es cómo, después de su larga y lenta formación, la velocidad de su progresión se vuelve mucho más rápida. Hemos identificado los factores que, de hecho, hacer que el sistema catalice su propia actividad, convirtiéndose en un proceso fuera de control. Sin embargo, este descubrimiento sugiere que si somos capaces de controlar la acumulación de proteínas saludables en las fibrillas, podríamos ser capaces de limitar la agregación y la propagación de las placas".

Saric también sostiene que los resultados podrían ser de gran interés en el campo de la nanotecnología. "Uno de los objetivos sin cubrir en la nanotecnología es el logro eficiente de autorreplicación en la fabricación de nanomateriales. Esto es exactamente lo que hemos observado que estaba pasando con estas fibrillas. Si somos capaces de aprender las reglas de diseño de este proceso, podremos alcanzar esta meta", concluye.