Para realizar una gran variedad de funciones dentro de las células del cuerpo, muchos tipos de proteínas trabajadoras entran y salen de densas gotas llamadas condensados para Acelerar las reacciones bioquímicas. como se requiere.
Pero esa fluidez puede deteriorarse en enfermedades, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), que se caracterizan por conjuntos resistentes de proteínas grumosas que se forman en las neuronas.
Ahora, un equipo de investigadores ha desarrollado un nuevo método para obtener imágenes del momento en que las proteínas que se sabe que se agregan en enfermedades neurodegenerativas comienzan a agruparse.
Al formar estructuras características como grumos, placas y fibrillas entretejidas, «las proteínas ya no exhiben una rápida reversibilidad a su forma líquida». Explicar El biofísico de proteínas Yi Xin, de la Universidad de Sydney, quien dirigió el estudio.
«Por eso es importante controlar la dinámica del condensado, ya que influye directamente en las enfermedades».
Investigaciones anteriores han demostrado que las proteínas que se agregan en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una enfermedad debilitante que afecta la función motora, se encuentran en un estado «sobresaturado» en concentraciones muy altas. exceder su solubilidad típica. En otras palabras, estas proteínas se tambalean al límite como formas solubles y pueden solidificarse si la célula se abruma.
Para observar más de cerca el comportamiento de dichas proteínas, Shen y sus colegas desarrollaron dos nuevos métodos para monitorear de cerca la transición de una proteína de su fase líquida a sólida.
Su primera prueba fue una molécula de unión a ADN/ARN llamada proteína de sarcoma (FUS), que se agrega en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la demencia frontotemporal.
Cuando proteínas como FUS se concentran en forma de gel en condensadores, la fase densa y rica en proteínas está rodeada por una fase diluida sin partículas. Aproximar muchas proteínas puede hacer que la mezcla se agregue aún más, de forma irreversible, formando grumos sólidos.
Los investigadores tomaron imágenes de soluciones de condensados de FUS a medida que se formaban durante un período de 24 horas, utilizando dos métodos que recolectan la luz refractada por «esferas» densas de proteínas y la dispersan. Los patrones reflejan la estructura interna y la densidad del condensado, que se endureció después de cinco días.
«Utilizamos una cámara rápida para grabar secuencias de imágenes largas y de campo brillante a una alta velocidad de fotogramas. Esto nos permite explorar simultáneamente dinámicas rápidas (adquisición a altas velocidades de fotogramas) y dinámicas lentas (a través de adquisiciones de larga duración)», Chen y sus colegas . escribiendo en su artículo publicado.
Como una explosión en la noche, se pueden ver las proteínas verdes fluorescentes emergiendo de la oscuridad mientras se agrupan, pareciendo sacar más y más proteínas de la solución en los bordes del condensado hasta que todo el grupo parece explotar.
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Si te lo perdiste en el video de lapso de tiempo de arriba, míralo de cerca nuevamente: muestra que la transición de una proteína líquida a una proteína sólida comienza en el borde exterior del condensador esférico, que se condensa y se mueve hacia adentro hasta el núcleo hasta el toda la gota se convierte en un gel sólido.
«Este es un gran paso adelante para comprender cómo se desarrollan las enfermedades neurológicas desde una perspectiva fundamental». Él dice espinilla.
«Ahora podemos observar directamente la transición de estas importantes proteínas de líquido a sólido a escala nanométrica: una millonésima de metro». Agregar Daniele Vigolo, ingeniero biomédico también de la Universidad de Sydney.
Si bien los experimentos se realizaron en soluciones de proteínas fabricadas en un laboratorio, y claramente suceden muchas cosas dentro de las células, los investigadores dicen que sus hallazgos brindan nuevos conocimientos sobre el proceso físico subyacente que subyace a las enfermedades neurodegenerativas.
Si las técnicas de obtención de imágenes pueden replicarse con otras proteínas, podríamos aprender mucho sobre las extrañas formas en que interactúan estas proteínas.
El estudio fue publicado en plátanos.
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