Neurobióloga UST investiga alternativas para estudiar y tratar Enfermedades Neurodegenerativas

Expresión de la enzima MSRA-1 :: GFP en un individuo adulto de C.elegans

La investigadora Dra. Rebeca Aldunate Magalhaes, quien además de su labor en investigación en el campo de la biología molecular y celular es académica en la Carrera de Biotecnología de la Facultad de Ciencias de la Universidad Santo Tomás en Santiago de Chile, ha publicado -en el número de enero de la revista internacional Antioxidants & Redox Signaling- importantes resultados que permitirán comprender mejor y potencialmente diseñar nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento de la ‘Miositis Esporádica por Cuerpos de Inclusión’ (SIBM, del inglés Sporadic Inclusion Body Myositis), enfermedad muscular que las estadísticas muestran como la más común durante la vejez y para la cual no existe cura.

La Miositis Esporádica por Cuerpos de Inclusión (SIBM)

La enfermedad SIBM muestra como una de sus características más notables la presencia de ‘Cuerpos de Inclusión’, los cuales son agregados de proteínas intracelulares que se encuentran constituidos principalmente por la misma proteína que se acumula en estructuras nerviosas durante la evolución de la Enfermedad de Alzheimer, proteína denominada ‘péptido beta-amiloide’ (PBA).

Estos ‘Cuerpos de Inclusión’ o agregados de PBA en las fibras musculares típicos de la SIBM, para facilitar su comprensión, pueden ser entendidos como ‘Ovillos desordenados de lana’, donde la lana corresponde a cadenas de aminoácidos que definen estructuralmente a la proteína PBA, y las cuales en un contexto patológico como la SIBM, se caracterizan porque las numerosas moléculas de PBA que conforman dicho ‘ovillo’ se encuentran en mal estado a causa de su alto nivel de oxidación, desencadenando procesos celulares anómalos que agravan el estado de estos pacientes.

Actualmente existen distintos marcadores moleculares capaces de indicar el nivel de oxidación de una proteína, siendo especialmente relevante como marcadores en el caso de la enfermedad SIBM, la oxidación de sólo algunos aminoácidos que conforman la proteína PBA. Particularmente, en la SIBM se ha visto que la oxidación del aminoácido metionina que conforma la proteína PBA, se encontraría asociada a un mayor nivel de toxicidad celular de los ovillos de PBA, perfilándose por tanto como un factor clave en la patogénesis de la SIBM.

Por otra parte, normalmente los organismos poseen enzimas encargadas de revertir los efectos nocivos causados por oxidación de nuestras estructuras biológicas. Dentro del contexto de la SIBM, la enzima Metionina Sulfóxido Reductasa (MSR) cumpliría un rol clave en la reversión del daño oxidativo del aminoácido metionina que conforma -cual cuenta de un collar- la estructura de la proteína PBA.

Resultados y proyecciones de esta investigación

En vista de lo que se conocía acerca de los mecanismos moleculares y celulares que se encontrarían mediando los efectos patológicos de la SIBM, fue que la Dr. Aldunate se propuso evaluar el rol de la oxidación de metionina en la proteína PBA y el papel de los agregados u ovillos de PBA oxidados intracelulares, sobre la toxicidad celular, haciendo especial hincapié en el rol de la enzima ‘antioxidante’ MSR 1 (MSR-1). Para ello, la investigadora utilizó un modelo in vivo que permitiera estudiar enfermedades donde la proteína PBA tiene un rol clave, para lo cual seleccionó el organismo multicelular Caenorhabditis elegans (C. elegans).

Los principales resultados obtenidos sugieren que aquellas terapias que apunten a activar la labor antioxidante de la enzima MSR-1 podrían desplegar efectos benéficos en el manejo de enfermedades amiloidogénicas, tales como la SIBM o la Enfermedad de Alzheimer. Lo anterior sustentado principalmente en resultados que mostraron que aquellos individuos de C. elegans que carecían de la enzima MSR experimentaban un agravamiento de los efectos deletéreos asociados a dichas enfermedades, tales como movilidad disminuida y defectos tanto estructurales como funcionales en la ‘sinapsis neuromuscular’ (estructura conformada por la unión de un terminal nervioso y una fibra muscular).

Adicionalmente, estos resultados han permitido validar el modelo de C. elegans como una poderosa herramienta para análisis genético de procesos patológicos, asociados a desbalances en la agregación de proteínas.

Esta investigación fue financiada por fondos concursables del programa FONDECYT Regular de CONICYT que la Dra. Aldunate se adjudicó el 2011 y cuya puesta en marcha comenzó al año siguiente, y la cual fue realizada en colaboración con investigadores de la Pontificia Universidad Católica de Chile y del Center for Aging and Regeneration (CARE, Santiago, Chile), entre los que destaca la participación del neurobiólogo Premio Nacional de Ciencias Naturales 2008, Dr. Nibaldo Inestrosa Cantín.

Para acceder a parte del artículo original: “The Protein Oxidation Repair Enzyme Methionine Sulfoxide Reductase a Modulates Aß Aggregation and Toxicity In Vivo“.

Nota Redactada por: Alvaro Martínez Fuenzalida (Bioquímico, PhD) – Dirección de Investigación Aplicada e Innovación (DIAi).