De ceva vreme, oamenii de ştiinţă ştiu că boala Parkinson este legată de plierea greşită a proteinei alfa-sinucleină. Agregatele depozitate de proteina alfa-sinucleină (α-syn) cu defecte de pliere pot deteriora şi ucide celulele nervoase, ducând la disfuncţii neurologice. De asemenea, se ştie că straturile de lipide de pe suprafeţele celulelor pot accelera procesul de pliere defectuoasă. Până acum însă, mecanismele biologice implicate în aceste procese au rămas în mare parte un mister. Recent, o echipă de oameni de ştiinţă danezi a desluşit ce se întâmplă de fapt atunci când proteina alfa-sinucleină se leagă de straturile lipidice.
Alfa-sinucleina este o proteină care se găseşte în corpii Lewy la pacienţii cu Parkinson şi se crede că este responsabilă pentru degenerarea neuronilor.
În cazul acestei maladii, proteina alfa-sinucleină, implicată în realizarea sinapselor neuronale, se acumulează anormal în celulele creierului, provocând deteriorarea şi moartea acestora.
O echipă de cercetători de la departamentele de chimie şi iNANO a universităţii Aarhus (AU), condusă de Steven Roeters şi Tobias Weidner arată modul în care suprafaţa lipidică influenţează orientarea şi plierea proteinei α-sinucleină.
Cercetătorii de la Aarhus au publicat luuni un studiu, în revista Nature Communications, în care arată că orientarea α-syn se schimbă la concentraţii ridicate de proteină, trecând de la geometria plată raportată anterior la o conformaţie verticală necunoscută până acum.
Descoperirea legată de orientarea spaţială a acestei proteine poate ajuta la o mai bună înţelegere a bolii Parkinson.
Ca urmare, moleculele de α-syn pot prezenta defecte de pliere şi se pot re-plia mai uşor în agregate periculoase.
Înţelegerea re-plierii α-syn este de mare importanţă pentru cercetătorii din domeniul medical din mai multe perspective diferite.
Deşi bolile neurodegenerative reprezintă o problemă în creştere rapidă în societăţile umane îmbătrânite, acestea nu pot fi încă vindecate.
Plierea proteinelor şi interacţiunile acestora cu suprafeţele celulare reprezintă un subiect foarte dezbătut în cercetarea actuală a bolii Parkinson.
Pentru a înţelege modul în care α-syn se comportă în aceste suprafeţe, cercetătorii au produs şi utilizat proteine sintetice, plasându-le într-un singur strat pe suprafaţa unui model de celulă nervoasă.
Pentru a studia legarea, mişcările şi plierea acestui strat de proteine cu o grosime de un nanometru, echipa a folosit o metodă spectroscopică indusă de laser, numită, spectroscopie de generare a sumei frecvenţei (SFG ) - metodă care presupune suprapunerea a două fascicule laser pulsate atât temporal cât şi spaţial pe o interfaţă sau suprafaţă şi colectarea unui al treilea fascicul reflectat, care are frecvenţa sumei celor două fascicule incidente, utilizate pentru a analiza suprafeţele şi interfeţele.
Seturile de date complexe au fost descifrate cu ajutorul unei metode de calcul dezvoltate special cu ajutorul grupului de simulări pe calculator al departamentului.
Datorită acestor noi descoperiri, ar putea fi acum posibil să se urmărească, în detaliu, la nivel molecular, procesul de dezmembrare şi mecanismele de funcţionare ale unor potenţiale medicamente.
„În viitor, am putea folosi această metodă pentru a depista terapii eficiente de prevenire a bolii", spune Steven Roeters, care este în prezent cercetător asociat la Amsterdam UMC.
Încurajat de rezultatele pozitive, grupul de cercetare de la Aarhus şi-a propus extinderea cercetărilor şi la alte suprafeţe pe care α-syn le-ar putea întâlni, şi care reflectă modul în care societatea noastră afectează mediul înconjurător, de exemplu, contaminanţii din plastic.
„Intenţionăm să examinăm interacţiunile α-syn cu materiale artificiale, cum ar fi microplasticele, pentru a înţelege impactul condiţiilor de mediu asupra bolii Parkinson", explică profesorul asociat Tobias Weidner, al cărui grup de lucru de la Universitatea Aarhus este specializat în caracterizarea proteinelor la suprafaţă şi a nanomaterialelor.
(Foto: În prezenţa unor concentraţii ridicate, α-sinucleina suferă o rearanjare structurală la nivelul membranelor celulare, putând cataliza formarea de agregate dăunătoare în ţesutul cerebral. Firele colorate sunt proteine. Credit: Andreas Weidner, AU).
