L-arginina stabilizează picăturile de proteină și previne formarea fibrilelor dăunătoare
Picăturile de proteină îndeplinesc funcții biologice esențiale în interiorul celulelor, însă, în afecțiuni neurodegenerative precum Alzheimer, aceste picături lichide pot forma aglomerări solide cunoscute sub numele de fibrile.
Aceasta perturbă funcțiile fiziologice normale ale picăturilor, inclusiv stabilizarea microtubulelor care ajută la transportul materialelor în interiorul neuronilor.
Dar cum pot preveni cercetătorii formarea fibrilelor, permițând, în același timp, picăturilor de proteină să funcționeze?
O echipă de biofizicieni de la Universitatea din Buffalo a raportat că a găsit o soluție utilizând o moleculă mică, naturală, deja prezentă în celule. Într-un studiu publicat în Nature Communications, aceștia demonstrează că metabolitul L-arginină îmbunătățește stabilitatea picăturilor de proteină, protejându-le împotriva conversiei în fibrile și păstrându-le capacitatea de a stabiliza și asambla microtubulele.
Studiul servește ca o dovadă de principiu pentru identificarea moleculelor mici care pot întrerupe formarea fibrilelor fără a afecta funcția picăturilor.
„Aceste descoperiri arată că formarea picăturilor de proteină și formarea fibrilelor sunt două procese separate și că unul poate fi prevenit fără a interfera cu celălalt”, afirmă autorul corespunzător al studiului, Priya Banerjee.
Lucrarea lui Banerjee se concentrează pe picăturile formate din proteine, ARN și ADN. Cunoscut sub numele de condensate biomoleculare, aceste picături joacă un rol crucial în procesele celulare normale, dar se comportă anormal în multe boli neurodegenerative, precum și în cancere.
Unul dintre aceste proteine, Tau, poate forma picături care se convertesc treptat în fibrile cunoscute sub numele de amiloizi. Aceste fibrile Tau sunt unul dintre clusterele de proteine caracteristice observate în boala Alzheimer, dar, spre deosebire de plăcile de amiloid-beta bine cunoscute care se formează în exteriorul neuronilor, ele se acumulează în interiorul neuronilor.
În acest studiu, echipa lui Banerjee a dezvoltat o abordare de bioinginerie de jos în sus, folosind o versiune inginerizată a Tau pentru a recrea modul în care picăturile de proteină, asemănătoare lichidului, se formează și se transformă treptat în fibrile.
Acest sistem a relevat că formarea fibrilelor are loc la suprafața picăturilor, nu în interiorul lor.
„Aceasta înseamnă că interiorul picăturii rămâne lichid și funcțional în timpul formării fibrilelor, așa că este posibil să menținem picătura intactă, blocând pur și simplu formarea fibrilelor la suprafață”, explică primul autor, Tharun Selvam Mahendran.
Cercetătorii au adăugat apoi L-arginină, cunoscută pentru prevenirea aglomerărilor de proteine, în sistemul lor de picături Tau inginerizate. Au observat că picăturile au rămas lichide mai mult timp, formarea fibrilelor a scăzut, iar picăturile au continuat să asambleze microtubule.
„Celulele sănătoase ar putea folosi deja molecule mici precum L-arginina pentru a stabiliza picăturile și a preveni transformarea acestora în ceva toxic”, afirmă Banerjee. „Astfel, molecule precum L-arginina ar putea ajuta la orientarea eforturilor de dezvoltare a terapiilor care vizează formarea fibrilelor în Alzheimer.”
