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A doença de Parkinson (DP) é um problema sério para as sociedades em envelhecimento em todo o mundo. A agregação de α-sinucleína está intimamente associada à DP, e agregados proteicos de α-sinucleína são amplamente utilizados como biomarcador molecular para o diagnóstico da doença1. α-sinucleína é uma pequena proteína ácida (140 aminoácidos de comprimento) com três domínios, a saber, a α-hélice de ligação lipídica N-terminal, o domínio central de ligação a amiloide (NAC) e a cauda ácida C-terminal2. O desdobramento da α-sinucleína pode ocorrer espontaneamente e, eventualmente, leva à formação de agregados amiloides chamados corpos de Lewy3. α-sinucleína pode contribuir para a patogênese da DP de várias maneiras. Em geral, pensa-se que suas formas oligoméricas anormais e solúveis chamadas protofibrilas são espécies tóxicas que causam a morte celular neuronal por afetar vários alvos celulares, incluindo a função sináptica3.
Os modelos biológicos utilizados para estudar doenças neurodegenerativas devem ser relevantes para os seres humanos no que diz respeito ao seu genoma e biologia celular. Os melhores modelos seriam linhagens celulares neuronais humanas. No entanto, essas linhagens celulares estão associadas a diversas questões técnicas, como dificuldades na manutenção das culturas, baixa eficiência da transfecção e alto gasto4. Por estas razões, é necessária uma ferramenta fácil e fiável para acelerar o progresso nesta área de investigação. É importante ressaltar que a ferramenta deve ser fácil de usar para analisar os dados coletados. A partir dessas perspectivas, vários organismos modelo têm sido amplamente utilizados, incluindo Drosophila, Caenorhabditis elegans, Danio rerio, leveduras e roedores5. Entre eles, a levedura é o melhor organismo modelo porque a manipulação genética é fácil e é mais barata do que os outros organismos modelo. Mais importante ainda, a levedura tem altas semelhanças com as células humanas, como 60% de homologia de sequência para ortólogos humanos e 25% de homologia próxima com genes relacionados a doenças humanas6, e eles também compartilham biologia celular eucariótica fundamental. A levedura contém muitas proteínas com sequências semelhantes e funções análogas às das células humanas7. De fato, leveduras que expressam genes humanos têm sido amplamente utilizadas como um sistema modelo para elucidar processos celulares8. Essa cepa de levedura é chamada de levedura humanizada e é uma ferramenta útil para explorar a função dos genes humanos9. A levedura humanizada tem mérito para estudar as interações genéticas porque a manipulação genética está bem estabelecida na levedura.
Neste estudo, utilizamos a levedura Saccharomyces cerevisiae como organismo modelo para estudar a patogênese da DP, particularmente para investigar a formação de agregados de α-sinucleína e citotoxicidade10. Para a expressão de α-sinucleína na levedura em brotamento, a cepa W303a foi utilizada para transformação com plasmídeos codificando para as variantes de α-sinucleína associadas à DP selvagem e familiar. Como a cepa W303a tem uma mutação auxotrófica na URA3, ela é aplicável para a seleção de células contendo plasmídeos com URA3. A expressão de α-sinucleína codificada em um plasmídeo é regulada pelo promotor GAL1. Assim, o nível de expressão da α-sinucleína pode ser controlado. Além disso, a fusão da proteína verde fluorescente (GFP) na região C-terminal da α-sinucleína permite o monitoramento da formação de focos de α-sinucleína. Para entender as características das variantes familiares associadas à DP da α-sinucleína, também expressamos essas variantes em leveduras e examinamos seus efeitos celulares. Este sistema é uma ferramenta simples para a triagem de compostos ou genes que exibem papéis protetores contra a citotoxicidade da α-sinucleína.