El exceso de proteína vinculada al desarrollo de la enfermedad de Parkinson 7-Feb-2013

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Universidad de California - San Diego

El exceso de proteína relacionada con el desarrollo de diseaseAccumulation de Parkinson parece alterar progresivamente la función neuronal y la viabilidad

IMAGEN: El uso de la microscopía electrónica de barrido cara del bloque de serie y otras tecnologías, los investigadores crearon imágenes tridimensionales de la neocorteza de los ratones transgénicos diseñados para sobre-expresar la proteína humana, la alfa-sinucleína, y señaló ...

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Investigadores de la Universidad de California, Escuela de Medicina de San Diego dicen que la sobreexpresión de una proteína llamada alfa-sinucleína parece perturbar los procesos de reciclaje vitales en las neuronas, a partir de las extensiones terminales de las neuronas y trabajar su camino de regreso al centro de las células, con el posible consecuencia de la degeneración progresiva y eventual muerte celular.

Los resultados, publicados en el 06 de febrero 2013 edición de la revista Journal of Neuroscience, tienen importantes implicaciones para comprender mejor las causas y los mecanismos de la enfermedad de Parkinson (EP), un trastorno neurodegenerativo del movimiento que afecta a un estimado de un millón de estadounidenses.

"Esta es una nueva e importante visión. Yo no creo que nadie se dio cuenta de lo grande que un papel de alfa-sinucleína jugado en la gestión de la recuperación de proteínas gastados de sinapsis y la función de las alteraciones en este proceso en el desarrollo de la EP ", dijo el investigador principal Mark H. Ellisman, PhD , profesor de neurociencias y la bioingeniería y director del Centro Nacional de Microscopía y Imaging Research (NCMIR), con sede en la Universidad de California San Diego.

La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la destrucción gradual de seleccionar las células del cerebro que producen dopamina, un neurotransmisor implicado en la regulación del movimiento y emoción. Los síntomas incluyen aumento de la pérdida de control muscular y el movimiento. Aunque la mayoría de los casos son esporádicos - es decir, sus causas son desconocidas - también hay formas hereditarias de la EP vinculados a las mutaciones y modificaciones genéticas específicas.

Los investigadores de la UC San Diego, con sus colegas en la Universidad de Illinois, Urbana, se centraron en uno de los productos de genes: la alfa-sinucleína. Usando una variedad de tecnologías de imagen de vanguardia, incluyendo una nueva técnica de marcaje fluorescente desarrollado por microscopía electrónica de laboratorio y sus colegas del premio UC San Diego Nobel Roger Tsien en NCMIR, los científicos crearon mapas tridimensionales de la distribución de la alfa-sinucleína, tanto en cultivos de neuronas y en las neuronas de ratones modificados para sobre-expresar la proteína humana.

Encontraron que los niveles excesivos de la alfa-sinucleína acumulada en la terminal presináptica - parte de la unión donde los axones y las dendritas de las células del cerebro se reúnen para intercambiar señales químicas.

"La sobre-expresión de la alfa-sinucleína causó hipertrofia en estos terminales", dijo Daniela Boassa, PhD, científico investigador en NCMIR y primer autor del estudio. "Los terminales se ampliaron, lleno de estructuras que normalmente no vemos."

Boassa dijo que como alfa-sinucleína se acumula en los terminales, que parece dificultar los procesos normales de degradación y de reciclaje en las neuronas. Esto deteriorar progresivamente la liberación de neurotransmisores. Con el tiempo, las neuronas podrían simplemente dejan de funcionar y mueren.

"Otros estudios han señalado que la EP se caracteriza por la pérdida progresiva del tráfico de vesículas, y la liberación de neurotransmisores", dijo Boassa. "Nuestro estudio proporciona una explicación estructural y mecánica de por qué sucede esto."

Boassa dijo que los hallazgos arrojan mayor luz sobre cómo se debe PD, por lo menos en algunas formas hereditarias. Los investigadores planean ahora investigar más profundamente en cómo la enfermedad se propaga y cómo disfuncional alfa-sinucleína proteínas se propagan de una neurona a otra, acelerando el avance de la enfermedad.

"Cuanto mejor comprendamos los mecanismos de la EP, más fácil será el desarrollo de las intervenciones clínicas," dijo ella.

Los coautores son Monica L. Berlanga, Masako Terada, Junru Hu, Eric A. Bushong y Minju Hwang, Centro Nacional de Microscopía e Imagen de Investigación y el Centro de Investigación en Sistemas Biológicos; Mary Ann Yang y Julia M. George, del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la Universidad de Illinois, Urbana; y Eliezer Masliah, Departamento de Neurociencias de UCSD.

El financiamiento para esta investigación provino, en parte, del Centro Nacional de NIH para Recursos de Investigación (5P41RR004050-24), el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (8 P41 GM103412-24), los Institutos Nacionales de Salud subvenciones R01 GM086197-05, y AG184440 AG022074, así como el apoyo de la Fundación de la Familia Branfman y el Instituto de Biología de Sistemas, como parte de las actividades de un consorcio de investigadores vinculados al Centro de Luxemburgo para el programa de investigación de Sistemas de Biomedicina sobre la enfermedad neurodegenerativa.