sábado, 17 de março de 2018

Alfa Sinucleína: Nova Espécie

Este post advém de ampla é ótima matéria em inglês, cujo artigo foi traduzido e contém inúmeros links relativos a gráficos, imagens e vídeos que não foram linkados no corpo da tradução. Por tratarem-se de imagens bem ilustrativas e esclarecedoras, recomendo ao leitor, atenção às mesmas, linkando no original

MARCH 16, 2018 - Neste site, conversamos regularmente sobre uma proteína associada a Parkinson chamada Alpha Synuclein.

É amplamente considerado como "inimigo público n. ° 1" no mundo da pesquisa de Parkinson, ou, pelo menos, um dos principais "fabricantes de problemas". É uma pequena proteína curiosa - uma das proteínas mais abundantes do seu cérebro.

Mas você sabia que existem diferentes "espécies" de alfa-sinucleína?

E, recentemente, pesquisadores da Flórida anunciaram que identificaram uma nova espécie de alfa-sinucleína que chamaram de "P-alpha-syn-star" ou Pα-syn *.

Na publicação de hoje, vamos discutir o que se entende por "espécies", observar as diferentes espécies de alfa-sinucleína e explorar o que essa nova espécie poderia significar para a comunidade de Parkinson.

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Esta criatura microscópica é chamada Macrobiotus shonaicus.

Não é fofo?

Os pesquisadores que descobriram a encontraram em um estacionamento japonês.

É uma das mais novas espécies de vida descobertas até à data (clique aqui para o relatório de pesquisa). É uma espécie de Tardigrade (que significa "passo lento", também conhecido como urso de água ou leitão de musgo). E para os não iniciados: Tardigrade são criaturas notáveis.
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Eles medem apenas 0,5 mm (0,02 pol.) De comprimento, existem aproximadamente 1.150 espécies conhecidas deles, e eles estiveram por muito tempo - com registros fósseis que remontam ao período cambriano (500 milhões de anos atrás).
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Mas, o mais importante, tardigrade são EXTREMAMENTE resilientes:
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Eles são os primeiros animais conhecidos a sobreviver em vácuo rígido e radiação UV do espaço exterior. Alguns deles podem resistir a temperaturas extremas até de -272 ° C (-458 ° F), enquanto outras espécies de Tardigrade podem suportar temperaturas extremamente quentes (150 ° C) (Clique aqui para ler mais – n.t.:Veja na fonte)
eles podem suportar mais de 1000 radiações do que outros animais (clique aqui para saber mais sobre isso n.t.:Veja na fonte )
Algumas espécies de Tardigrade também podem suportar pressão de 6.000 atmosferas (quase seis vezes a pressão da água na fossa do oceano mais profunda - a trincheira Mariana! Clique aqui para mais informações n.t.:Veja na fonte)
Eles são um dos poucos grupos de espécies que são capazes de suspender seu metabolismo; sobrevivendo por mais de 30 anos a -20 ° C (-4 ° F - Clique aqui para ler sobre isso n.t.:Veja na fonte)
São criaturas absolutamente notáveis.

Ótimo, mas o que isso tem a ver com Parkinson?

Nada.

Mas se vamos falar sobre novas "espécies" na publicação de hoje, pensei que elas seriam um bom lugar para começar.

Entendo. Vamos seguir em frente?

Isso seria uma boa ideia.

Quando as pessoas consideram a palavra "espécie", eles geralmente pensam na definição padrão do dicionário: um grupo de organismos vivos que consistem em indivíduos semelhantes capazes de trocar genes ou cruzar. Pense: pássaros, abelhas, nós.

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Mas, como você pode ver, o dicionário tem duas definições para a palavra "espécie", e é a segunda definição que é usada regularmente em biologia quando falamos de proteínas.

O que é uma proteína?

As proteínas são moléculas biológicas grandes, consistindo em uma ou mais cadeias longas de aminoácidos.

Eles são os blocos de construção sobre os quais todos nós existimos; Eles são uma parte essencial de todos os organismos vivos. Derivados do DNA (através de uma molécula de mensageiro chamada RNA), eles são criados em um processo de vários componentes cuidadosamente controlado que está ocorrendo continuamente em nossas células.

Como as proteínas são feitas?

Ok, então você se lembra da sua aula de ciências do ensino médio quando o adulto na frente da aula estava explicando a biologia 101? Como eu, você pode ter dormido, mas espero que você se lembre de um pouco sobre os professores dizendo que o ácido desoxirribonucléico (ou DNA) dá origem ao ácido ribonucleico (ou RNA) e o RNA dá origem a proteínas. Sim?

Este é o dogma central da biologia. Você se lembra disso?

O básico da biologia. Fonte: Youtube

O DNA fornece as instruções ou os desenhos para fazer uma proteína, o RNA é o modelo (ou uma fotocópia dos projetos) para fazer uma proteína, e a proteína é ... bem, a proteína é geralmente considerada o produto final funcional no processo (mas é um pouco mais complicado do que isso - vamos voltar a isso é um momento).

As regiões produtoras de ARN do DNA são referidas como genes. E é cada um desses genes que fornecem as instruções para mantê-lo vivo. O processo de DNA que fornece o modelo de RNA é chamado de transcrição, e isso ocorre dentro do núcleo de uma célula - onde o DNA é mantido. O processo de RNA sendo usado para produzir proteína é chamado de tradução, e isso ocorre fora do núcleo.

Para uma introdução boa (fofa) iniciante do processo de tradução, assista este vídeo (na fonte):

Uma vez que uma cadeia de aminoácidos foi gerada através das instruções fornecidas por uma determinada peça de RNA, o processo de produção de uma proteína continua através de uma série de etapas chamadas de modificações pós-tradução. Essas mudanças darão origem à proteína funcional que pode realmente "fazer coisas".

A parte crítica das etapas pós-tradução é o dobramento de proteínas.

Aqui está outro vídeo que discute dobradura de proteínas (na fonte):

Muito complexo, hein?

Mas como são feitas diferentes espécies de proteínas?

O processo de fazer cada proteína é longo e extremamente complicado, e em cada passo, algo pode dar errado ou ser alterado. Essas mudanças resultam em pequenas alterações na forma da proteína final. Se a versão final dessa proteína alterada for deixada a circular em seu estado alterado, representaria uma "espécie" específica dessa proteína específica.

Retornando à definição do dicionário de "espécie", a proteína alterada representa "um tipo" ou a proteína.

Um grande número de espécies de proteínas podem surgir de um único gene. E estas diferentes espécies de uma proteína podem decorrer de qualquer um dos muitos passos na vida útil de uma proteína.

Por exemplo:

1. Alterações no próprio gene - uma mutação genética pode dar origem a novas espécies de uma proteína.

2. Mudanças na expressão do gene - o nível de atividade de um gene pode resultar em novas espécies (incluindo o “splicing” alternativo).

3. Perturbações no processamento de RNA - tanto durante a produção de RNA (transcrição) quanto nas conseqüências imediatas, durante as etapas de controle de controle de qualidade, podem surgir novas espécies de proteínas.

4. Alterações na tradução de RNA - a tradução de RNA envolve três etapas: Iniciação, Elongação e Término. Também há processamento proteolítico, durante o qual uma proteína pode ser cortada e reduzida para conseguir funções adicionais. E durante cada uma dessas etapas, podem ocorrer alterações que resultem em diferentes espécies.

5. Perturbação na formação de complexos com outras espécies de proteínas - após a conclusão da produção de uma proteína, muitas vezes se liga a outras proteínas (esses agrupamentos são chamados de "complexo") e quaisquer perturbações durante este processo também podem gerar espécies diferentes

6. Perturbação na degradação da proteína - e, finalmente, uma vez que uma proteína fez seu trabalho e é enviada para ser reciclada, o sistema de eliminação de resíduos pode falhar, o que pode resultar em uma nova espécie de proteína (devemos ver muito rapidamente uma exemplo disso abaixo).
(Fonte desta lista)

Durante cada passo na vida útil de uma proteína, uma nova proteína pode ser formada. E isso é realmente bastante notável. Veja, milhões de anos de evolução resultaram em uma linha de produção muito rigorosamente controlada para cada proteína. Enzimas específicas - com atividades e concentrações muito definidas - regulam quase todas as fases do processo de conversão.

E, no entanto, em cada passo durante a vida de uma proteína - desde a expressão gênica até a degradação da proteína - uma pequena perturbação pode alterar a quantidade ou a qualidade de uma enzima conversora específica, o que pode resultar em uma nova espécie de proteína. Algumas dessas espécies serão inúteis (e muitas vezes são removidas com bastante rapidez), enquanto outras podem ter efeitos colaterais benéficos.

Mas também existe a possibilidade de uma espécie de proteína ser desagradável.

É "espécies desagradáveis" o que acontece em Parkinson?

A resposta curta a estas questões é (veja link na fonte):

E a resposta mais longa é: talvez.

Um dos melhores exemplos disso é uma proteína chamada Alpha Synuclein. É uma das proteínas mais comuns no seu cérebro (constituindo cerca de 1% da proteína em cada neurônio). As mutações genéticas no gene (chamado SNCA) que fornecem as instruções para esta proteína podem aumentar o risco de desenvolver Parkinson. Além disso, a proteína de alfa-sinucleína é encontrada para agrupar (ou agregar) regiões específicas do cérebro em pessoas com Parkinson - particularmente em estruturas circulares denominadas "Corpos de Lewy" (Clique aqui para mais informações sobre corpos de Lewy, na fonte).

Um desenho de um neurônio, com o corpo de Lewy indicado dentro do corpo da célula. Fonte: notícias de Alzheimer (na fonte)

A proteína de alfa-sinucleína agregada, no entanto, não se limita apenas aos corpos de Lewy. Nas áreas afetadas do cérebro, a alfa-sinucleína agregada pode ser vista nos ramos (ou neurites) das células - veja a imagem abaixo (na fonte) onde a alfa-sinucleína foi manchada marrom em uma seção do cérebro de uma pessoa com Parkinson.

Exemplos de neurites de Lewy (indicados por setas). Fonte: Wikimedia (link na fonte)

Então, agregados alfa de sinucleína em células em Parkinson? Mas é "desagradável"?

É aqui que a idéia de "espécie" se torna importante.

Você vê, a sinucleína alfa é normalmente referida como uma "proteína nativa dobrada", pois não possui uma estrutura definida. Quando a sinucleína alfa é por si só, será assim:

Alfa sinucleína. Fonte: Wikipedia (link na fonte)

Sozinha, a alfa-sinucleína é considerada um monómero, ou uma única molécula que se liga a outras moléculas para formar um oligômero (uma coleção de um certo número de monómeros em uma estrutura específica). Em Parkinson, a alfa-sinucleína também agrega para formar o que são chamados de "fibrilas". Todos podem ser considerados diferentes "espécies" de alfa-sinucleína.
E entre essas diferentes espécies, há evidências emergentes que sugerem que as espécies de oligómeros de alfa-sinucleína podem ser as "espécies desagradáveis" em Parkinson. Eles levam à geração de fibrilas, mas também podem causar danos por si mesmos.

Acredita-se que as versões de oligómeros da alfa-sinucleína estejam sendo passadas entre as células - e é assim que a condição pode estar progredindo - e, uma vez dentro da célula, essas versões de oligómeros de alfa-sinucleína estão causando outras versões de monómeros de proteína "não desenvolvidos na forma" de alfa sinucleína para se tornarem oligómeros, que se ligam com outros oligómeros para formar fibrilas ou se deslocam para outra célula.

Mas, muito recentemente, a idéia das versões de oligómeros da alfa-sinucleína causando todos os problemas tornou-se mais complicada com a publicação deste estudo (na fonte):

Title: Identification of a highly neurotoxic α-synuclein species inducing mitochondrial damage and mitophagy in Parkinson’s disease.
Authors: Grassi D, Howard S, Zhou M, Diaz-Perez N, Urban NT, Guerrero-Given D, Kamasawa N, Volpicelli-Daley LA, LoGrasso P, Lasmézas CI.
Journal: Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Feb 27.
PMID: 29487216

Neste estudo, os pesquisadores do Instituto de Pesquisas Scripps em Júpiter (Flórida) desenvolveram neurônios de camundongos na cultura de células. Cinco dias depois, eles trataram as culturas com a forma fibrilada de alfa-sinucleína ou a forma de monômero da proteína (como controle). Seguiram então as células nos próximos 14 dias. Durante esse tempo, as células expostas à forma de fibrila da alergia alfa começaram a exibir agregados densos da proteína. Curiosamente, os pesquisadores observaram duas novas espécies de alfa-sinucleína nestes agrupamentos, que eles chamam de Pα-synF e Pα-syn * (pronunciado "P-alpha-syn-STAR", que significa "alfa-sinucleína intruso e reativo").

Os agregados começaram a aparecer a partir de cerca de 2 dias após as células serem expostas à forma de fibrilas de alfa-sinucleína. Os agrupamentos Pα-synF foram amplamente espalhados, enquanto as espécies Pα-syn * foram localizadas em áreas mais densamente embaladas com pα-synF. Pα-syn * foi acumulado exclusivamente em células neuronais. E as células de controle que foram expostas a monómeros de sinucleína alfa em vez de fibrilas não apresentaram acumulação de agregados de Pα-syn.

Em seguida, os pesquisadores analisaram os cérebros de camundongos que foram expostos à forma de fibril de alfa-sinucleína e encontraram aglomerados de Pα-synF e Pα-syn *. Eles também observaram Pα-syn * nos cérebros pós-morte de pessoas que faleceram com Parkinson. Nesses cérebros, Pα-syn * tipicamente era encontrado localmente muito próximo dos corpos de Lewy.

Em sua próxima série de experimentos, os pesquisadores procuraram determinar a origem da nova espécie de alfa-sinucleína. Eles descobriram que quando uma célula tenta eliminar as fibrilas de alfa-sinucleína (através de um programa de reciclagem chamado autofagia), às vezes o processo está incompleto. E esta degradação incompleta das fibrilas alfa-sinucleínicas leva à formação de Pα-syn *. Eles demonstraram isso ainda mais através da inibição química da autofagia, o que provocou uma redução na produção de Pα-syn *. Os pesquisadores também relataram que a ativação farmacológica da autofagia aumentou a produção de pα-syn *.

Em seguida, os pesquisadores queriam saber o que Pα-syn * estava fazendo na célula, e descobriram que Pα-syn * era atraída e atingia as mitocôndrias.

O que são mitocôndrias?

Elas convertem os nutrientes dos alimentos em um químico chamado Adenosine Triphosphate (ou ATP). O ATP é o combustível com o qual as células funcionam. Dado seu papel crítico no fornecimento de energia, as mitocôndrias são abundantes (algumas células têm milhares) e altamente organizadas dentro da célula, sendo movidas para onde quer que elas sejam necessárias.

Os pesquisadores descobriram que não só o Pα-syn * visava as mitocôndrias, mas também eram tóxicos para elas. Uma vez que o pα-syn * anexado às mitocôndrias, as mitocôndrias começariam a quebrar. Pα-syn * fez com que as mitocôndrias passassem por estresse, fragmentassem e morriam. Assim, não só os pesquisadores identificaram uma nova espécie de alfa-sinucleína, mas também concluíram que seus resultados implicam "pα-syn * como uma das principais espécies neurotóxicas de alfa-sinucleína e um alvo terapêutico".

Interessante. Então, por que essa descoberta é importante?

Esta nova descoberta poderia ter importância por vários motivos. Mais importante ainda, poderia ter grandes implicações para os ensaios clínicos em curso de terapias de "detenção da doença".

Aqui no SoPD, seguimos muito de perto o progresso de duas empresas: uma biotecnologia austríaca chamada AFFIRiS (na fonte):

E uma empresa californiana chamada Prothena (na fonte):

Ambas as empresas têm tratamentos experimentais em ensaios clínicos que visam especificamente alfa-sinucleína. Como mencionei acima, acredita-se que a alfa-sinucleína esteja sendo passada de célula para célula. Tanto Prothena como AFFIRiS desenvolveram tratamentos que capturam e removem toda a alfa-sinucleína passada entre as células e isso esperará suspender - ou pelo menos abrandar - o progresso do Parkinson.

Prothena é o mais adiante no teste clínico de seu tratamento com estudos de fase II em curso de seu medicamento chamado PRX002.

O que é PRX002?

PRX002 é um anticorpo monoclonal. E antes de perguntar: Os anticorpos são uma parte crítica do nosso sistema imunológico. São proteínas em forma de Y que atuam como "bandeiras de alerta" para o sistema imunológico.

Anticorpos monoclonais. Fonte: Astrazeneca (na fonte)

Quando um agente patogénico (um agente que causa doenças ou dano) é detectado em seu corpo, o sistema imunológico determinará rapidamente que não é "eu" (o que significa que não é parte de você mesmo). Este julgamento será feito pela identificação de antígenos na superfície do patógeno. Um antígeno é definido como qualquer substância ou molécula que seja capaz de causar uma resposta imune em um organismo. Se uma molécula na superfície do patógeno não é familiar ao sistema imunológico, será considerado um antígeno e uma resposta imune será iniciada.

Os anticorpos se ligam a partes do antígeno chamadas epítopos. Também conhecido como determinantes antigênicos, um epítopo é a parte de um antígeno que é reconhecido por um anticorpo. Os anticorpos, por si só, podem fazer um bom trabalho de parar os agentes patogênicos, bloqueando-os de se conectarem às células ou se juntando e aglutinando os antígenos para evitar que eles façam algo ruim.

Ligação de anticorpos a antígenos. Fonte: Venngage
Os cientistas da empresa de biotecnologia Prothena criaram artificialmente um anticorpo (PRX002) que se liga à alfa-sinucleína (exatamente qual espécie ou epítopo da proteína a que se liga é um segredo da empresa). PRX002 liga-se à alergia alfa flutuando entre células e o sistema imune remove-a. E este anticorpo foi injetado em pessoas com Parkinson e parece ser muito eficaz na limpeza de alfa-sinucleína, agora estamos esperando apenas para ver se essa compensação resulta em uma desaceleração da progressão da doença em Parkinson (clique aqui para saber mais sobre PRX002).

AFFIRiS, por outro lado, está testando uma vacina que faz com que o sistema imunológico do corpo produza anticorpos contra alfa-sinucleína. Em junho de 2017, a AFFIRiS anunciou que os resultados do estudo clínico da Fase I de seu produto AFFITOPE® PD03A. A empresa informou que a vacina está causando uma resposta imune (o sistema imunológico está gerando anticorpos contra alfa-sinucleína) e que a vacina era segura em pessoas com Parkinson (Clique aqui para ler o comunicado de imprensa e clique aqui para ler mais sobre o julgamento (ensaio)).

O AFFIRiS tem duas vacinas para Parkinson que foram estudadas em estudos de fase I e, até agora, 98 pessoas com Parkinson ou atrofia de sistema múltiplo (MSA, uma condição muito parecida com a doença de Parkinson - clique aqui para ler uma publicação da SoPD sobre esse tema) participaram estudos que investigam AFFITOPE® PD01A ou PD03A. Durante esses estudos, os participantes foram observados por até 48 meses (AFFITOPE® PD01A) ou 12 meses (AFFITOPE® PD03A), respectivamente. Essas observações se concentraram em parâmetros de segurança, imunológicos e clínicos de longo prazo, e a vacina parece ser relativamente segura.

Em seguida, a empresa procurará determinar se eles realmente funcionam. AFFIRiS está atualmente planejando um teste de eficácia de Fase II, e esperamos aprender mais sobre esse teste em 2018.

Se Pα-syn * é o "mau" neurotóxico em Parkinson, e é o resultado de uma degradação incompleta das fibrilas alfa-sinucleínicas, então, obviamente, qualquer redução nos níveis de alfa-sinucleína flutuando entre as células deve ter um efeito positivo na redução da níveis de Pα-syn *, e isso deve diminuir o progresso da condição.

Seria ainda melhor se os anticorpos produzidos pelas abordagens Prothena e AFFiRiS também visam Pα-syn *. Mas talvez isso seja demais para se esperar.

O que tudo isso significa?

Pesquisadores da Flórida identificaram uma nova espécie de proteína associada a Parkinson, alfa-sinucleína. Esta nova versão da proteína pode ser encontrada em seções pós-mortem de cérebro coletadas de pessoas que faleceram com Parkinson e parece atingir e ter um efeito tóxico nas mitocôndrias (as centrais) nas células.

Este resultado é encorajador, pois fornece suporte adicional para ensaios clínicos em andamento que visam a proteína de alergia alfa que está flutuando entre as células. Tais abordagens de tratamento poderiam potencialmente interromper a progressão da doença, evitando que a alfa-sinucleína fosse transmitida.

Será interessante ver onde esta nova pesquisa de espécies vai em seguida, se ela pode ser replicada de forma independente, e se existem outras espécies ainda a serem descobertas de alfa-sinucleína.

Muito a aguardar aqui. Fique ligado (Stay tuned). Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Science of Parkinsons.

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