O simulare generată pe computer le-a permis cercetătorilor de la Penn State College of Medicine să descopere modul în care o toxină produsă de alge în apa sărată ar putea cauza scleroza laterală amiotrofică (SLA). Studiul a fost prezentat recent în ”PLOS Computational Biology”.
Cercetătorii au investigat o toxină din mediu numită beta-metilamino-L-alanină (BMAA) ce a fost legată de o ocurenţă semnificativ mai riicată a sclerozei laterale amiotrofice sporadice în cazul populaţiilor unde consumul frecvent de alimente cu un conţinut ridicat de BMAA – inclusiv populaţia Chamoroo din Guam, unde incidenţa sclerozei laterale amiotrofice este de aproximativ 100 de ori mai mare decât în cazul altor populaţii.
Toxina este produsă de cianobacterie, o algă albastră-verzuie şi poate apărea în ecosistemele marine. Conform cercetătorilor, BMAA se acumulează în rechini, crustacee şi peşti de la fund, astfel încât persoanele ce consumă aceste surse de mâncare au un risc ridicat de a dezvolta boala.
Elizabeth Proctor, profesoară asistentă de neurochirurgie şi Nikolay Dokholyan, profesor de farmacologie, au folosit un computer pentru a investiga de ce expunerea la toxină ar putea duce la dezvoltarea bolilor ca sclerozei laterale amiotrofice.
Conform cercetătorilor, dacă BMAA devine parte a unei proteine numită superoxid dismutază din cupru şi zinc (SOD1), proteina ar putea lua o formă toxică care afectează neuronii.
Studiul ar putea fi un model pentru investigarea cazurilor non-genetice de scleroză laterală amiotrofică, ce reprezintă 90% din toate diagnosticele, conform lui Proctor.
”Rezultatele sugerează o nevoie de cercetări ulterioare asupra modificărilor SOD1 în cazul pacienţilor cu scleroză laterală amiotrofică. Dacă putem determina şabloanele moleculare ale debutului şi progresiei bolii, am putea îmbunătăţi dezvoltarea intervenţiilor preventive pentru scleroză laterală amiotrofică sporadică”, a spus Proctor, citat de sciencedaily.com.
Proteinele sunt construite cu ajutorul a 20 de amino-acizi conform unor ”recipiente” specifice codate în ADN. Schimbări uşoare ale ”ingredientelor” pot rezulta în proteine ce nu sunt capabile să funcţioneze corespunzător. Dacă este prezent suficient BMAA într-un neuron motor ce formează SOD1, ar putea fi confundat cu amino-acidul L-serin, cu proprietăţi similare.
Conform cerccetătorilor, ce au folosit modelare automatizată pentru a vedea cum ar arăta proteina cu BMAA în loc de serină, această substituţie alterează critic structura şi stabilitatea proteinei.
Mai mult de 150 de mutaţii SOD1 au fost asociate cu scleroză laterală amiotrofică, dar schimbările structurale din aceste mutaţii nu sunt suficiente pentru a afecta stabilitatea proteinei.
”SOD1 are un nivel mai ridicat de stabilitate în comparaţie cu majoritatea proteinelor normale. Chiar dacă multe mutaţii din această proteină sunt asociate cu scleroza laterală amiotrofică, schimbările rezultante ale structurii acesteia nu sunt suficiente pentru a cauza o destabilizare semnificativă”, a explicat coautorul Nikolay Dokholyan.
Serina, amino-acidul cu care concurează BMAA, apare de 10 ori în ”recipientul” pentru SOD1. Cercetătorii au testat teoria prin substituirea BMAA cu serina în fiecare din cele 10 ocurenţe folosind un program pe computer şi au observat că incorporarea BMAA are efecte negative asupra structurii şi stabilităţii proteinei şi au cauzat adoptarea unei forme incorecte de către aceasta.
Studierea şabloanelor modificărilor SOD1 asupra pacienţilor ar putea fi folositoare în dezvoltarea unor posibile intervenţii pentru scleroza laterală amiotrofică sporadică. Un exemplu de o intervenţie posibilă este suplimentarea cu L-serine pentru persoanele expuse la o cantitate ridicată de BMAA.
