Un equipo de científicos del laboratorio VIB de Han Remaut (VIB-VUB) y el laboratorio de Yves Dufrêne en UCL Louvain-La-Neuve colaboraron en un estudio de amiloides funcionales, agregados de proteínas con la estructura amiloide típica que no conducen a enfermedades. sino que cumplen una función biológica dedicada. Dirigido por Mike Sleutel (VIB-VUB), El equipo utilizó un método de microscopía novedoso para examinar la formación de amiloides funcionales por bacterias en tiempo real. la observación de las características reguladoras y de crecimiento clave que podrían conducir a nuevos biomateriales, así como a la comprensión del desarrollo y la progresión de enfermedades humanas causadas por placas amiloides patológicas. Su investigación se publica en la reconocida revista científica Biología química de la naturaleza .
Inhumanos, Los amiloides están asociados con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, Enfermedad de Parkinson y Huntington, y enfermedades priónicas como la encefalopatía espongiforme bovina (EEB) y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. En estos amiloides patológicos, las proteínas quedan atrapadas en una forma tóxica que provoca la muerte celular, y provocando daños en el cerebro y los órganos y, finalmente, en la muerte.
Proteínas con propósito
Las placas de amiloide están compuestas por proteínas o fragmentos de proteínas que se organizan en fibras en espiral que crecen continuamente atrayendo nuevas moléculas. Investigaciones anteriores han indicado que el daño tisular resultante en la enfermedad humana es causado principalmente por pequeños agregados de proteínas generados durante las primeras etapas de la formación de amiloide. Estos predecesores moleculares de los amiloides están compuestos por las mismas subunidades, pero difieren en estructura. Bacterias sin embargo, tienen la notable capacidad de producir 'amiloides funcionales' a través de una vía deliberada que no implica la formación de intermediarios tóxicos.
Prof. Dr. Han Remaut (VIB-VUB):"El objetivo de esta investigación fue aprender más sobre el proceso mediante el cual las bacterias pueden eludir el desarrollo de estos intermediarios tóxicos nocivos. Para ello, confiamos en la microscopía de fuerza atómica de alta velocidad, lo que nos permitió observar el crecimiento de las fibras amiloides individuales 100 veces más rápido que los microscopios de fuerza atómica convencionales ".
Las nuevas vías crean amiloides no tóxicos
Los científicos encontraron que curli, un tipo de amiloides funcionales creados por E. coli para formar biopelículas, siguen un proceso de desarrollo diferente al de los amiloides patológicos. Observaron cómo las fibras de curli se reproducían y crecían bajo el microscopio de fuerza atómica. Durante el proceso de formación del núcleo del desarrollo amiloide, Las subunidades de curli se acumulan en fibras de tamaño mínimo que inmediatamente tienen las mismas propiedades que el curli maduro.
Dr. Mike Sleutel (VIB-VUB):"Las fibras de Curli se forman de tal manera que las subunidades se organizan fácilmente en un fragmento amiloide mínimo sin formar ninguno de los estados intermedios tóxicos que están involucrados en las enfermedades amiloides. Además, descubrimos que las bacterias tienen la capacidad de regular el crecimiento de estas fibras curli produciendo proteínas que pueden bloquear los sitios donde las subunidades entrantes se unirían ".
Fascinantes avenidas futuras
Curli es un sistema de modelo ideal para utilizar para descubrir las diferencias entre amiloides funcionales y patológicos, y comprender cómo las bacterias pueden lidiar con tipos de amiloides potencialmente tóxicos sin sufrir daños. Aún más, Los amiloides funcionales podrían servir como los futuros bloques de construcción de nuevos biomateriales.
Estudiante de doctorado y coautor Imke Van Den Broeck (VIB-VUB):"Una vía de investigación interesante que estamos siguiendo es la producción de fibras amiloides modificadas genéticamente para mostrar grupos funcionales de interés, como anticuerpos, enzimas etc. Con este enfoque, prevemos la formación de nanocables autoensamblables con funciones programables para crear una nueva clase de biomateriales ".
