Investigadores han identificado un activador catalítico de la aparición de la enfermedad de Alzheimer – cuando la estructura fundamental de una molécula de proteína cambia causa una reacción en cadena que conduce a la muerte de las neuronas en el cerebro.
Por primera vez, los científicos del Departamento de Química de Cambridge han sido capaces de trazar en detalle la vía que genera formas «aberrantes» de las proteínas que están en la raíz de las condiciones neurodegenerativas tales como la enfermedad de Alzheimer.
Ellos creen que el descubrimiento es un paso vital para acercarse a un aumento de las capacidades para el diagnóstico temprano de los trastornos neurológicos como el Alzheimer y el Parkinson, y abre posibilidades para una nueva generación de fármacos dirigidos, ya que los científicos dicen que han descubierto las primeras etapas del desarrollo de la enfermedad de Alzheimer que los fármacos podrían posiblemente apuntar.
El estudio, publicado hoy en la revista PNAS, es un hito en la investigación a largo plazo establecida en Cambridge por el profesor Christopher Dobson y sus colegas, a raíz de la realización de Dobson de la naturaleza subyacente de la proteína ‘mal plegamiento «y su relación con las enfermedades más hace 15 años. Es probable que tenga un papel central que desempeñar en el desarrollo de diagnóstico y medicamentos para las enfermedades relacionadas a la demencia, que son cada vez más frecuentes y dañinas que las poblaciones viven más tiempo la investigación. «No hay modificadores de la enfermedad terapias para la enfermedad de Alzheimer y la demencia en el momento, sólo un tratamiento limitado para los síntomas.
Tenemos que resolver lo que sucede a nivel molecular antes de que podamos progresar y tener un impacto real», dijo el Dr Tuomas Knowles, autor principal del estudio y durante mucho tiempo colaborador del profesor Dobson. «Ahora hemos establecido la ruta que muestra cómo se forman las especies tóxicas que causan la muerte de las células, los oligómeros, este es el camino fundamental para detectar, objetivo e intervenir -.
El catalizador molecular que subyace a la patología». En 2010, el Fondo de Investigación del Alzheimer mostró que la demencia cuesta a la economía del Reino Unido más de £ 23 mil millones, más que el cáncer y las enfermedades del corazón combinado. Apenas la semana pasada, el primer ministro David Cameron instó a los científicos y los médicos a trabajar juntos para «mejorar los tratamientos y encontrar avances científicos» para hacer frente a «una de las mayores sociosanitario desafíos que enfrentamos.»
El proceso neurodegenerativo que da lugar a enfermedades como el Alzheimer se dispara cuando las estructuras normales de moléculas de proteína dentro de las células se dañan. Las moléculas de proteínas se hacen en «líneas de montaje» celulares que se unen los bloques químicos de construcción llamados aminoácidos en un orden codificado en nuestro ADN. Nuevas proteínas aparecen como largas cadenas finas que necesitan normalmente para plegarse en estructuras compactas y complejas para llevar a cabo su función biológica.
Bajo ciertas condiciones, sin embargo, las proteínas pueden «misfold» y gancho que rodea las proteínas normales, que luego se enredan y se agrupan en grupos que construyen a las masas, frecuentemente millones, de mal funcionamiento de las moléculas que dan forma a sí mismos en zarcillos proteínas difíciles de manejar. Las estructuras zarcillo anormales, llamadas «fibras amiloides», crecen hacia el exterior alrededor del lugar donde el punto focal, o «nucleación» de estas «especies» anormal.
Fibrillas de amiloide pueden formar las bases de enormes depósitos de proteínas – o placas – a largo visto en los cerebros de los enfermos de Alzheimer, y una vez que se cree que es la causa de la enfermedad, antes de que el descubrimiento de ‘oligómeros tóxicos’ por Dobson y otros una década o así que hace. Tamaño y la densidad de una placa hace que sea insoluble, y por lo tanto incapaz de moverse.
Mientras que los oligómeros, que dan lugar a la enfermedad de Alzheimer, son lo suficientemente pequeños para propagarse con facilidad alrededor del cerebro – matando a las neuronas y la interacción dañina con otras moléculas -, pero la forma en que se formaron fue hasta ahora un misterio. El nuevo trabajo, en gran parte realizada por el investigador Samuel Cohen, muestra que una vez que un pequeño pero importante nivel de mal funcionamiento ‘grupos’ de proteínas se han formado, una reacción en cadena fuera de control se activa que multiplica exponencialmente el número de estos compuestos de proteínas, la activación de nuevo focal puntos a través de ‘núcleos’.
Es este proceso de nucleación secundaria que forja zarcillos juveniles, compuesto inicialmente por grupos que contienen sólo unas pocas moléculas de proteínas. Pequeño y muy difusible, estos son los «oligómeros tóxicos» que se deslizan peligrosamente en torno a las células del cerebro, matando neuronas y, finalmente, causar la pérdida de memoria y otros síntomas de la demencia. Los investigadores reunieron a experimentos cinéticos con un marco teórico basado en ecuaciones maestras, herramientas de uso común en otras áreas de la química y la física, pero no había sido explotado a su máximo potencial en el estudio del mal funcionamiento de proteínas antes.
La última investigación sigue pisándole los talones de otro estudio rompiendo suelo, publicado en abril de este año de nuevo en PNAS, en el que el grupo de Cambridge, en colaboración con colegas de Londres y en el MIT, elaboró la primera estructura atómica de una de las dañar fibrillas amiloides de proteínas zarcillos. Dicen que los años pasados el desarrollo de técnicas de investigación están rindiendo sus frutos ahora, y están empezando a resolver «algunos de los misterios fundamentales» de estas enfermedades neurodegenerativas.
«Esencialmente Estamos utilizando un métodos físicos y químicos para hacer frente a un problema biomolecular, la cartografía de las redes de los procesos y mecanismos dominantes para» recrear la escena del crimen ‘en la base molecular de la enfermedad de Alzheimer «, explicó Knowles. «Cada vez más, el uso de herramientas experimentales cuantitativos y análisis teórico riguroso para entender los complejos procesos biológicos están conduciendo a resultados interesantes y que cambia el juego. Con una enfermedad como el Alzheimer, hay que intervenir de una manera muy específica para evitar la formación de los agentes tóxicos.
Ahora hemos descubierto cómo se crean los oligómeros, sabemos cuál es el proceso que tenemos que apagar «.
