5.10
Fibrillas amiloides
Las proteínas se pliegan en estructuras energéticamente favorables, con sus aminoácidos hidrofóbicos en el interior y sus aminoácidos cargados y polares en el exterior. Algunas proteínas se pliegan fácilmente por sí solas, pero muchas son guiadas para plegarse correctamente por proteínas llamadas chaperonas.
A veces, las proteínas se pliegan en formas incorrectas, a menudo denominadas proteínas mal plegadas, que son degradadas por el proteasoma.
Una supervisión celular inadecuada, como chaperonas o proteasomas que no funcionan debido al envejecimiento o a una enfermedad, puede hacer que las proteínas permanezcan en formas anormales.
Las mutaciones pueden causar un mal plegamiento de proteínas si la forma original de la proteína se vuelve menos favorable.
Los factores extrínsecos, como los cambios físicos o químicos en el citoplasma, obligan a las proteínas correctamente plegadas a formar nuevas estructuras, adecuadas para el nuevo entorno.
Cualquiera que sea el mecanismo, el plegamiento incorrecto puede exponer segmentos cortos e hidrofóbicos de una proteína, lo que hace que se vuelva insoluble en agua. Algunos de estos segmentos hidrofóbicos que normalmente se pliegan en hélices alfa pueden ensamblarse en láminas beta.
Cientos de hojas beta en proteínas idénticas mal plegadas forman enlaces de hidrógeno y se apilan para formar filamentos largos. Dos pilas de hojas beta muy juntas se asocian para formar un filamento beta cruzado.
En esta estructura, las láminas beta individuales se encuentran perpendiculares al eje central. Estos filamentos pueden agregarse para formar fibrillas de amiloide.
La acumulación de fibrillas amiloides se ha observado en ciertas afecciones neurodegenerativas, como en las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. Las enfermedades priónicas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob en humanos y la encefalopatía espongiforme bovina, comúnmente conocida como enfermedad de las vacas locas, también implican la formación de fibrillas amiloides.
Una proteína priónica en particular, la PrP, es una proteína de la membrana neural. Las PrP mal plegadas pueden convertir las PrP normales en formas anormales. Todas las PrPs acaban asumiendo la estructura aberrante.
Las PrPs mal plegadas contienen láminas beta y, por lo tanto, tienden a agregarse y formar fibrillas amiloides. Esta forma transmisible de formación de amiloide se asocia con una neurodegeneración fatal.
Sin embargo, no todas las fibrillas amiloides son dañinas. Algunas bacterias utilizan fibrillas de amiloide en sus superficies para crear biopelículas protectoras. Además, los eucariotas construyen fibrillas amiloides reversibles para empaquetar y almacenar proteínas secretoras hasta que la célula necesita liberarlas.
Comprender estos amiloides reversibles puede ayudarnos a desarrollar tratamientos para los agregados de amiloide irreversibles.
Las fibrillas amiloides son agregados de proteínas mal plegadas. En la mayoría de las circunstancias, las proteínas mal plegadas son replegadas por proteínas chaperonas o degradadas por el proteosoma. Sin embargo, en el caso de una mutación o una enfermedad, estas proteínas pueden acumularse para formar grandes grupos y, a menudo, ensamblarse para formar fibras alargadas, llamadas fibrillas.
Ya en 1639 se observaron depósitos de amiloides en el hígado y el bazo. En 1854, Rudolph Virchow realizó una tinción con yodo, normalmente utilizado para identificar la celulosa, y concluyó que el depósito era algún tipo de carbohidrato. Llamó a los depósitos amiloide de la palabra griega amylon y del latín amylum que significa almidón. Aunque Friedrich y Kekule descubrieron que los agregados eran principalmente proteínas, sólo unos años más tarde, en 1859, se sigue utilizando el nombre inapropiado. Originalmente, se pensaba que las fibrillas se formaban sólo fuera de las células, pero más recientemente se ha demostrado que el amiloide altera las funciones intracelulares.
Los trastornos amiloideos están asociados con diferentes agregados proteicos. A pesar de las diferencias en las secuencias de aminoácidos y las estructuras de las proteínas que causan enfermedades, un rasgo característico de las fibras amiloides son las láminas β apiladas. La formación de estas fibrillas insolubles a partir de proteínas solubles se produce mediante la producción de un intermedio parcialmente desplegado. Este intermedio es termodinámicamente desfavorable y progresa rápidamente hasta convertirse en un polímero estable.
Las fibrillas y otros agregados, como las placas, son rasgos característicos de enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson. Sin embargo, todavía se debate el mecanismo exacto de la neurodegeneración y si las fibrillas son la causa o un síntoma. Otras enfermedades asociadas con las fibrillas amiloides son las enfermedades priónicas, un grupo de trastornos neurodegenerativos mortales que se sabe que afectan a animales y humanos. También se les conoce como encefalopatías espongiformes transmisibles (EET). Estos trastornos pueden surgir espontáneamente a través de una mutación hereditaria y pueden transmitirse a otras personas mediante infección. Un ejemplo típico de enfermedad priónica es la encefalopatía espongiforme bovina, también conocida como enfermedad de las vacas locas, una enfermedad neurodegenerativa del ganado. Esta enfermedad puede transmitirse a los humanos que consumen carne infectada, donde se denomina enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.
Las proteínas se pliegan en estructuras energéticamente favorables, con sus aminoácidos hidrofóbicos en el interior y sus aminoácidos cargados y polares en el exterior. Algunas proteínas se pliegan fácilmente por sí solas, pero muchas son guiadas para plegarse correctamente por proteínas llamadas chaperonas.
A veces, las proteínas se pliegan en formas incorrectas, a menudo denominadas proteínas mal plegadas, que son degradadas por el proteasoma.
Una supervisión celular inadecuada, como chaperonas o proteasomas que no funcionan debido al envejecimiento o a una enfermedad, puede hacer que las proteínas permanezcan en formas anormales.
Las mutaciones pueden causar un mal plegamiento de proteínas si la forma original de la proteína se vuelve menos favorable.
Los factores extrínsecos, como los cambios físicos o químicos en el citoplasma, obligan a las proteínas correctamente plegadas a formar nuevas estructuras, adecuadas para el nuevo entorno.
Cualquiera que sea el mecanismo, el plegamiento incorrecto puede exponer segmentos cortos e hidrofóbicos de una proteína, lo que hace que se vuelva insoluble en agua. Algunos de estos segmentos hidrofóbicos que normalmente se pliegan en hélices alfa pueden ensamblarse en láminas beta.
Cientos de hojas beta en proteínas idénticas mal plegadas forman enlaces de hidrógeno y se apilan para formar filamentos largos. Dos pilas de hojas beta muy juntas se asocian para formar un filamento beta cruzado.
En esta estructura, las láminas beta individuales se encuentran perpendiculares al eje central. Estos filamentos pueden agregarse para formar fibrillas de amiloide.
La acumulación de fibrillas amiloides se ha observado en ciertas afecciones neurodegenerativas, como en las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. Las enfermedades priónicas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob en humanos y la encefalopatía espongiforme bovina, comúnmente conocida como enfermedad de las vacas locas, también implican la formación de fibrillas amiloides.
Una proteína priónica en particular, la PrP, es una proteína de la membrana neural. Las PrP mal plegadas pueden convertir las PrP normales en formas anormales. Todas las PrPs acaban asumiendo la estructura aberrante.
Las PrPs mal plegadas contienen láminas beta y, por lo tanto, tienden a agregarse y formar fibrillas amiloides. Esta forma transmisible de formación de amiloide se asocia con una neurodegeneración fatal.
Sin embargo, no todas las fibrillas amiloides son dañinas. Algunas bacterias utilizan fibrillas de amiloide en sus superficies para crear biopelículas protectoras. Además, los eucariotas construyen fibrillas amiloides reversibles para empaquetar y almacenar proteínas secretoras hasta que la célula necesita liberarlas.
Comprender estos amiloides reversibles puede ayudarnos a desarrollar tratamientos para los agregados de amiloide irreversibles.
- Fibrille - Una subestructura de las fibrilas amiloides que contribuye a las enfermedades por plegamiento erróneo de proteínas.
- Amyloid Fiber - Agregados de proteínas insolubles largas asociados con enfermedades.
- Misfolded Proteins - Proteínas que no logran plegarse en su estructura normal, lo que conduce a enfermedades.
- Amyloid - Una proteína que puede plegarse en una forma que permite que muchas copias se peguen entre sí, formando fibrilas.
- Fibril - Una cadena larga de proteínas que se forma cuando ciertas proteínas se deforman y se pegan entre sí.
- Definir Fibrilla – Describir qué es una fibrila y su impacto en enfermedades (por ejemplo, la amiloidoisis).
- Contrastar Proteínas Mal Plegadas vs Proteínas Normales – Explicar las diferencias en estructura e implicaciones (por ejemplo, amiloidoisis vs función celular regular).
- Explorar Ejemplos – Describir qué sucede con las proteínas mal plegadas en el cuerpo (por ejemplo, enfermedades causadas por proteínas mal plegadas).
- Explicar la Formación de Amiloides – Describir el proceso de proteínas que se pliegan en amiloides y forman fibrilas.
- Aplicar en Contexto – Discutir el impacto de las proteínas mal plegadas y amiloides en la salud humana.
- [Question 1] ¿Qué son las fibrilles y cómo contribuyen a la enfermedad?
- [Question 2] ¿En qué se diferencian las proteínas mal plegadas de las proteínas con estructura normal?
- [Question 3] ¿Qué sucede cuando las proteínas se pegan mal y forman amiloides y fibrillas?
From Chapter 5:
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5.10 : Fibrillas amiloides
Estructura de las proteínas
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5.1 : ¿Qué son las proteínas?
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5.2 : Organización de proteínas
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5.3 : Plegado de proteínas
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5.4 : Familias de proteínas
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5.5 : Conservación de los dominios proteicos
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5.6 : Proteínas globulares y fibrosas
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5.7 : Proteínas intrínsecamente desordenadas
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5.8 : Ensamblaje del complejo proteico
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5.9 : Proteínas conjugadas
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