Haga zoom en células de mamíferos de un solo cultivo en las que se ha inducido la agregación de TDP-43. En este sistema, las células producen TDP-43 fusionado a una molécula verde fluorescente, para poder detectar si la proteína forma gránulos insolubles (puntos verdes fluorescentes). La sonda de ARN está marcada con una etiqueta roja fluorescente. El color amarillo, dado por la superposición entre el verde de TDP-43 y el rojo de la sonda de ARN, significa que la sonda puede buscar y encontrar su objetivo proteico en células vivas, lo que sugiere que podría usarse como una herramienta de detección para rastrear el progreso de la agregación de TDP-43 en la enfermedad. Azul:núcleos; verde:TDP-43; rojo:sonda de ARN; amarillo:TDP-43+sonda de ARN. Crédito:IIT-Instituto Italiano di Tecnologia
Un equipo de investigadores del IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Instituto Italiano de Tecnología) ha diseñado in silico "sondas moleculares" capaces de seguir el progreso de una proteína que se comporta mal en diferentes enfermedades neurodegenerativas, como la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) y Demencia Fronto-Temporal (DFT). Las sondas se pueden utilizar para estudiar el comportamiento de la proteína diana en una célula y se probaron en colaboración con la Universidad Sapienza de Roma, el Centro de Regulación Genómica de Barcelona, la Universidad de Edimburgo y el Kings College de Londres. El estudio de investigación ha sido publicado en Nature Communications.
Creadas por el grupo de "Biología de Sistemas de ARN" del IIT en Génova, las sondas consisten en moléculas de ARN diseñadas por computadora que se unen a una proteína asociada a la neurodegeneración llamada TDP-43. Esta proteína está presente en numerosos casos de Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) y Demencia Fronto-Temporal (FTD), donde se agrega creando manchas de proteína insoluble en las células neurales, alterando su metabolismo y función.
El equipo de investigación se inspiró en las interacciones naturales de la proteína con las moléculas de ARN para diseñar sondas moleculares, que se denominan "aptámeros", literalmente moléculas hechas para adaptarse a un solo objetivo. Su objetivo principal era obtener un enfoque novedoso para rastrear la agregación de proteínas asociadas a la neurodegeneración en los primeros pasos del proceso.
"Usando nuestros propios algoritmos, diseñamos aptámeros de ARN específicos para TDP-43 y los usamos junto con técnicas de microscopía avanzada para seguir la transición de la proteína hacia sus formas agregadas", explica Gian Gaetano Tartaglia, investigador principal del Laboratorio de Biología del Sistema de ARN. "Podemos identificar agregados de TDP-43 tan pequeños como 10 nanómetros que, hasta donde sabemos, es la mejor resolución lograda hasta ahora al visualizar agregados de proteínas".
Haga zoom en células de mamíferos de un solo cultivo en las que se ha inducido la agregación de TDP-43. En este sistema, las células producen TDP-43 fusionado con una molécula verde fluorescente, para poder detectar si la proteína forma gránulos insolubles (verde fluorescente puntos). La sonda de ARN está marcada con una etiqueta roja fluorescente. El color amarillo, dado por la superposición entre el verde de TDP-43 y el rojo de la sonda de ARN, significa que la sonda puede buscar y encontrar su objetivo proteico en células vivas, lo que sugiere que podría usarse como una herramienta de detección para rastrear el progreso de la agregación de TDP-43 en la enfermedad. Azul:núcleos; verde:TDP-43; rojo:sonda de ARN; amarillo:TDP-43+sonda de ARN. Crédito:IIT-Instituto Italiano di Tecnologia
Estos aptámeros podrían utilizarse para estudiar, a nivel molecular, el fenómeno de agregación anormal de proteínas típico de varias enfermedades neurodegenerativas y, por tanto, allanarían el camino para el desarrollo de herramientas de diagnóstico precoz de estos trastornos.
“Demostramos que los aptámeros de ARN también se pueden usar para rastrear TDP-43 en células vivas y en tiempo real, detectando todas las formas de la proteína, desde el estado soluble fisiológico hasta el estado insoluble, pasando por agregados de tamaños intermedios indetectables por estándar. enfoques", añade Elsa Zacco, investigadora principal del proyecto. Cómo se produce la agregación de proteínas en las células
