Modelo estructural de protofibrillas de GAPDH capaces de secuestrar alfa-sinucleina

AVILA CL; TORRES-BUGEAU, CM; BARBOSA, LRS; ITRI, R; PAPY-GARCIA, D; CHEHIN, RN

Bariloche

Workshop; Segundo Workshop de Usuarios Argentinos de Técnicas de Luz Sincrotrón; 2013

Asociacion Fisica Argentina

La enfermedad de Parkinson (PD) se caracteriza por la perdida de neuronas dopaminergicas y por la presencia de inclusiones citoplasmaticas denominadas cuerpos de Lewy (LB) en las neuronas sobrevivientes. Estas inclusiones estan formados principalmente por la proteina alfa-sinucleina (AS) en un estado de agregacion fibrilar o amiloide. Sin embargo, los intermediarios prefibrilares de AS serian los responsables de la toxicidad y una posible estrategia de tratamiento consiste en acelerar su polimerizacion.Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) es una enzima de la via de la glicolisis que podria estar involucrada en la enfermedad de Parkinson. A pesar que fue hallada asociada a AS y glicosaminoglicanos en los LB aislados de biopsias de pacientes, su rol en la patogenesis de PD no es claro. Nosotros demostramos que los glicosaminoglicanos son capaces de inducir la agregacion amiloide de GAPDH. Tambien demostramos que las protofibrillas presentes en los estadios tempranos de la agregacion de GAPDH son capaces de secuestrar especies toxicas de AS.En este trabajo proponemos un modelo a detalle atomico de las protofibrillas de GAPDH elaborado mediante el uso combinado de tecnicas de dispersion de rayos-X a angulo bajo (SAXS), espectrometria de masa, docking proteina-proteina y simulaciones de dinamica molecular. Las protofibrillas estan dispuestas en estructuras cilindricas de aproximadamente 22 nm de largo y 5 nm de radio. Este arreglo esta compuesto por 36 monomeros de GAPDH, que conservan una estructura secundaria casi nativa, dispuestas en 6 anillos hexamericos. El modelo presenta en su core hojas-beta extendidas continuas conformadas por tiras  que se hallan perpendiculares al eje longitudinal del cilindro. Este arreglo particular de hojas-beta es una caracterıstica comun de los amiloides, la asi llamada estructura cross-beta.Ademas proponemos un mecanismo para describir los cambios conformacionales que sufre GAPDH durante los estadios tempranos de agregacion. Los resultados obtenidos nos permiten proponer que luego de la union de heparina, GAPDH pierde de su estado tetramerico nativo disociandose en dimeros. Estos dimeros rapidamente sereagrupan en anillos hexamericos que se apilan en capas para formar estructuras cilindricas de longitud creciente, las protofibrillas. Estas protofibrillas presentan capacidad de secuestrar las especies toxicas de AS presentes en el medio. Este mecanismo podria estar implicado en la neuroproteccion y representar una nueva estrategia terapeutica en PD.