Cuando las proteínas se pliegan mal, se acumulan y se agrupan alrededor de las células productoras de insulina en el páncreas, matan células. Ahora, investigadores, incluidos los biofísicos de la Universidad de Michigan, han obtenido una instantánea estructural de estas proteínas cuando son más tóxicas, detallándolos hasta el nivel atómico.

Los investigadores esperan que este tipo de detalle pueda ayudar en la búsqueda de fármacos que se dirijan a las proteínas que se pliegan incorrectamente.

Los grupos de proteínas mal plegadas, llamadas placas o fibras amiloides, están implicados en muchas enfermedades. Los amiloides interfieren con la función de las neuronas en el cerebro de las personas con Alzheimer y Parkinson, y también matan las células de los islotes, que producen insulina para regular los niveles de azúcar en sangre en personas con diabetes tipo 2.

"En general, la toxicidad para las células es extremadamente difícil de probar y caracterizar, "dijo el investigador principal Ayyalusamy Ramamoorthy, Catedrático de Biofísica y Química de la UM. "Por otra parte, tenemos que hacer esto para ayudar a desarrollar fármacos para un posible tratamiento ".

Para comprender la estructura de las proteínas, los investigadores utilizan nanodiscos compuestos de capas de lípidos rodeadas por un cinturón; parecen un minúsculo rollo de sushi. Estos lípidos, atado por el cinturón, captura las proteínas durante su agregación. Luego, los investigadores permiten que la proteína se pliegue hasta cierto punto dentro del nanodisco, cuando creen que las proteínas de pliegue son más tóxicas para las células de los islotes.

"Los nanodiscos son como la diferencia entre una piscina y el océano. En el océano, no hay fronteras; una piscina tiene límites, "Dijo Ramamoorthy.

"Somos capaces de detener la agregación de la proteína en este entorno de membrana restringido para poder controlar cómo se ve antes de que se convierta en una masa de fibras".

En este punto, los investigadores utilizan una técnica llamada espectroscopia de resonancia magnética nuclear, o RMN, para hacer imágenes a nivel atómico de las proteínas. Así como una resonancia magnética toma imágenes del cuerpo para que los médicos puedan diagnosticar una enfermedad, La RMN toma imágenes de proteínas para que los investigadores puedan estudiar cómo podrían estar funcionando mal.

Los investigadores, que incluyen a los químicos y biofísicos de la U-M Diana Rodríguez Carmago y Kyle Korshavn y otros de la Universidad Técnica de Munich y el Helmholtz-Zentrum Muenchen, También esperamos utilizar la técnica para desarrollar y detectar compuestos farmacológicos que puedan apuntar a las proteínas de plegamiento incorrecto que están implicadas en enfermedades relacionadas con el envejecimiento, incluida la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad por priones.

"Estamos analizando compuestos de moléculas pequeñas para ver si podemos inhibir este proceso de agregación que produce amiloides". ", Dijo Ramamoorthy." Esto ha sido una información muy deseada, y muy esperada, para la comprensión científica de la patología de las enfermedades amiloides, y para el desarrollo de compuestos para superar los problemas ".

Los investigadores han estado desarrollando estos nanodiscos "parecidos al sushi" para obtener instantáneas de estas proteínas atacantes y caracterizarlas para diversas aplicaciones biológicas y biomédicas. Estos nanodiscos también se utilizan para estudiar otras proteínas en la membrana celular y cómo las diferentes proteínas interactúan entre sí en la membrana celular. La capacidad de identificar proteínas mientras están en el proceso de agregación amiloide permite a los investigadores caracterizar las proteínas utilizando una variedad de herramientas biofísicas.