¿Cuál es la importancia de alfa sinucleína?

La alfa sinucleína despierta tanto interés porque está relacionada con la enfermedad de Parkinson. En condiciones normales, no se conoce con certeza su función, hay indicios de que regula  fusión devesículas sinápticas a la membrana celular. Lo que sí se sabe es que cuando esta proteína agrega en una región del cerebro las neuronas mueren y por lo tanto dejan de liberar el neurotransmisor dopamina que es esencial para controlar la función sináptica. Como consecuencia, se desarrollan los síntomas de la enfermedad de Parkinson como el temblor, la rigidez, la dificultad para caminar.

¿Qué paso dieron ustedes con los resultados que publicaron en Nature?

El resultado no se refiere directamente a la enfermedad de Parkison, sino a una metodología para poder estudiar alfa sinucleína, que es aplicable a un gran rango de proteínas y permite caracterizarlas estructuralmente dentro de células vivas. Hasta ahora todo lo que se sabía de sinucleína desde el punto de vista estructural  era obtenido de experimentos in vitro, es decir, a partir del análisis de la proteína purificada en un tubo de ensayo. Si bien eso aporta mucha información,  la proteína cumple su función en un ambiente que es muy distinto, está rodeada por otras proteínas, lípidos de membrana, ácidos grasos, ácido nucleicos o metabolitos. Ese ambiente puede afectar las propiedades de la proteína. Lo que hicimos en Alemania bajo la dirección de Philipp Selenko fue desarrollar una metodología, denominada in-cell RMN, para poder observar las proteínas adentro de las células con el mismo grado de resolución y para obtener el mismo tipo de información que se obtendría in vitro. Lo ideal sería poder observar la proteína actuando dentro de un cerebro, pero analizarla dentro de una célula ya es un gran paso.

El resultado no se refiere directamente a la enfermedad de Parkison, sino a una metodología para poder estudiar alfa sinucleína, que es aplicable a un gran rango de proteínas y permite caracterizarlas estructuralmente dentro de células vivas.

¿En qué consiste la metodología de in-cell RMN?

Lo que hacemos es marcar la proteína, la manera correcta de decirlo es que la enriquecemos isotópicamente de forma que cuando la observamos mediante resonancia magnética nuclear (RMN) sólo se ve esa proteína. Visualizar nuestra proteína en el medio de un montón de otras cosas es prácticamente imposible. La situación es comparable a tratar de localizar desde lejos a una persona en medio de la hinchada en una cancha de fútbol, si está parada y quieta es casi imposible, en cambio, si tiene una bandera amarilla grande y la agita constantemente es más fácil de encontrar. Ese es el principio, sintetizar la proteína in vitro con una marca especial que no pertenezca a la célula, introducirla en las células, dejar que crezcan y se reproduzcan, y después observarlas con el espectrómetro de RMN. Lo único que se ve es la proteína, el resto está y la afecta, pero no se ve.

¿Qué diferencias pudieron encontraron al observarla in vitro y en la célula?

Las propiedades estructurales que nosotros vimos de alfa sinucleína no difieren notoriamente de aquellas que fueron reportadas in vitro. La alfa sinucleína pertenece a una familia de proteínas que se denominan intrínsecamente desordenadas, son muy relajadas y flexibles. Nosotros lo que vimos es que in vivo, tiene esa misma configuración, es decir, que el ambiente celular no pone una presión sobre la proteína para que se pliegue en una estructura ordenada. Esta es una de las conclusiones importantes que se pueden sacar de este trabajo porque había un debate muy grande sobre si el desorden intrínseco de sinucleína existe a nivel fisiológico o la tendencia es que el ambiente celular favorezca el plegado de la proteína. Lo que nosotros vimos es que dentro de la célula tiene un comportamiento intrínsecamente desordenado. Además vimos que la sinucleína está ubicuamente acetilada en el extremo N-terminal, demostrándose que esta es la especie fisiológica de la proteína.

En Nature Communications mostramos como aplicamos la metodología de in-cell RMN para estudiar un aspecto particular de alfa sinucleína

¿Qué refleja la publicación de Nature Communication?

En Nature Communications mostramos como aplicamos la metodología de in-cell RMN para estudiar un aspecto particular de alfa sinucleína. Se cree que el estrés oxidativo y las modificaciones oxidativas de las proteínas tienen un rol en el desarrollo del Parkinson. Generalmente, la enfermedad aparece tarde en la vejez cuando los protectores celulares de estrés oxidativo empiezan a decaer. Lo que nosotros hicimos es estudiar qué pasa en una célula si en lugar de ponerle adentro la proteína normal la ponemos oxidada. En particular, nosotros oxidamos la proteína en cuatro residuos de metionina: dos que están en el extremo terminal N y dos que están en el extremo terminal C. En las células vimos que solamente se reparaban los sitios  que estaban en N terminal, los sitios oxidados de C terminal se acumulaban. Esto nos lleva a hipotetizar que el daño oxidativo dentro de las células hacen que se acumulen moléculas de sinucleína oxidadas en el C terminal que resultan tóxicas. No sólo sabemos que las de N terminal se reparan y las de C terminal no,  sino que sabemos que las de N terminal una se repara más rápido que la otra. Este tipo de información es bastante novedosa y se necesita la técnica de in-cell  RMN para poder obtenerla.

Ciencia internacional

Las investigaciones que dieron lugar a estas publicaciones fueron realizadas durante los estudios de posgrado de Binolfi en Berlín, bajo la dirección de Philipp Selenko. El doctor Antonio Limatola, un investigador italiano, también formaba parte del equipo en Alemania, y decidió venir a la Argentina para seguir trabajando con Binolfi en un proyecto que comenzaron juntos y que no llegaron a concluir antes de que cada uno regresara en su país. “Hice el último año de doctorado en Berlín, defendí mi tesis en Italia y luego decidí venir a terminar el trabajo que habíamos comenzado con Andrés”, dijo Limatola.

El investigador italiano afirmó que la ciencia supone trabajar con personas de distintas partes del mundo y que es importante viajar a laboratorios de otros países y volver al lugar de origen para aplicar lo aprendido. Binolfi coincidió: “en ciencia necesitás trabajar con otros, colaborar con gente de aquí y de otros países. En los laboratorios internacionales te encontrás con investigadores de todas partes y cada uno hace lo que mejor sabe”.

Por Vanesa Bomben - CONICET Rosario