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Una técnica de imagen mide la toxicidad de las proteínas de Alzheimer y Parkinson

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FLICKR/WYINOUE
Publicado 25/11/2016 7:31:50CET

   MADRID, 25 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores han desarrollado una nueva técnica de imagen que hace posible estudiar por qué las proteínas asociadas con las enfermedades de Alzheimer y Parkinson pueden pasar de inofensivas a tóxicas. La técnica emplea una tecnología llamada super-resolución de imágenes multi-dimensional que hace posible observar los cambios en las superficies de moléculas de proteínas individuales a medida que se agrupan.

   La herramienta, cuyos detalles se describen en un artículo publicado en la revista 'Nature Communications', puede permitir que los investigadores determinen cómo las proteínas se pliegan y eventualmente se vuelven tóxicas para las células nerviosas del cerebro, lo que podría ayudar al desarrollo de tratamientos para estas patologías devastadoras.

   Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han estudiado cómo un fenómeno llamado hidrofobicidad (falta de afinidad por el agua) en las proteínas beta-amiloide y alfa-sinucleína --que están asociadas con el Alzheimer y el Parkinson, respectivamente-- cambian a medida que se agrupan. Se había planteado la hipótesis de que existía una relación entre la hidrofobicidad y la toxicidad de estas proteínas, pero ahora se ha podido obtener una imagen de la hidrofobicidad a una resolución muy alta.

   "Estas proteínas comienzan en una forma relativamente inofensiva, pero cuando se agrupan, algo importante cambia", describe el autor principal del estudio, Steven Lee, del Departamento de Química de Cambridge. "Pero usando técnicas de imagen convencionales, no ha sido posible ver lo que está pasando a nivel molecular", recuerda.

   En las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, las proteínas de origen natural se pliegan de forma incorrecta y se agrupan en estructuras similares a filamentos conocidas como fibrillas amiloides y grupos más pequeños y altamente tóxicos conocidos como oligómeros que se cree que dañan o matan neuronas, pero el mecanismo exacto se desconoce.

   Durante las últimas dos décadas, los científicos han estado intentando de desarrollar tratamientos que detengan la proliferación de estos grupos en el cerebro, pero antes de que pueda desarrollarse cualquier tratamiento de este tipo, primero debe haber una comprensión precisa de cómo se forman los oligómeros y por qué. "Hay algo especial acerca de los oligómeros, y queremos saber qué es --afirma Lee--. Hemos desarrollado nuevas herramientas que nos ayudarán a responder a estas preguntas".

MÁS ALLÁ DEL LÍMITE DE VISIÓN BORROSA

   Cuando se usan técnicas convencionales de microscopía, la física hace imposible acercarse más allá de cierto punto. Esencialmente, hay una 'visión borrosa' innata a la luz, así que cualquier cosa debajo de cierto tamaño aparecerá como una gota borrosa cuando se mira a través de un microscopio óptico, simplemente porque las ondas d ela luz se separan cuando están enfocadas en un punto tan pequeño.

   Las fibrillas amiloides y los oligómeros son más pequeños que este límite, por lo que es muy difícil visualizar directamente lo que está pasando. Sin embargo, las nuevas técnicas de super-resolución, que son de 10 a 20 veces mejores que los microscopios ópticos, han permitido a los investigadores superar estas limitaciones y ver procesos biológicos y químicos a escala nanométrica.

   Lee y sus colegas han llevado técnicas de super-resolución un paso más allá y ahora son capaces no sólo de determinar la ubicación de una molécula, sino también las propiedades ambientales de moléculas individuales simultáneamente. Utilizando su técnica, conocida como sPAINT (acumulación de puntos resueltos espectralmente para la obtención de imágenes en la topografía a nanoescala), utilizaron una molécula de colorante para correlacionar la hidrofobicidad de las fibrillas amiloides y los oligómeros implicados en enfermedades neurodegenerativas.

   La técnica sPAINT es fácil de implementar, requiriendo solamente la adición de un único gradiente de difracción de transmisión en un microscopio de super-resolución. Según los investigadores, la capacidad de mapear la hidrofobicidad a escala nanométrica podría emplearse para entender otros procesos biológicos en el futuro.

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