Le proteine distruttive delle malattie di Parkinson e di Huntington
Le malattie di Parkinson e di Alzheimer comportano entrambe un accumulo di proteine mal ripiegate che si uniscono per formare aggregati solubili di proteine e in seguito fibrille insolubili. Sono malattie altamente debilitanti e non esiste una terapia in grado di modificarne il decorso per alleviare le sofferenze dei pazienti. Per ovvie ragioni sociali però c’è molto interesse nel settore ed è sempre più accettata l’ipotesi secondo la quale lo stato amiloide fibroso sia inerte mentre le proteine oligomeriche solubili siano le specie citotossiche. Il progetto TOPIC ha fornito formazione a due ESR per lavorare con questi oligomeri, che attraversano una serie di interazioni indesiderate con proteine e membrane. “Nonostante il grande interesse verso gli oligomeri, si sa molto poco sulle loro interazioni biochimiche a parte il fatto che in definitiva uccidono la cellula. Volevamo sviluppare strumenti per conoscere meglio queste attività. Questo potrebbe preparare il terreno per una terapia,” spiega il coordinatore di TOPIC, il prof. Daniel Otzen dell’Università di Aarhus. Identificazione delle interazioni molecolari citotossiche nel Parkinson Gli ESR si sono concentrati sui loro oligomeri citotossici caratteristici di, e associati a, una particolare malattia neurodegenerativa. La loro ricerca progrediva parallelamente in modo da avere una sinergia nella metodologia e nell’analisi dei dati. Il “colpevole” della malattia di Parkinson è la proteina alfa-sinucleina con la quale è relativamente facile lavorare e che forma spontaneamente oligomeri. L’oligomero però si può dissociare di nuovo, quindi un grande progresso è stata l’introduzione di una strategia per stabilizzare l’oligomero per permettergli di persistere nella cellula. Una volta ottenuto questo, è stato possibile associare immunoprecipitazione e spettrometria di massa per identificare altre proteine con le quali formava complessi stabili in un contesto cellulare. TOPIC ha quindi individuato procedimenti per una preparazione affidabile di oligomeri di alfa-sinuclina (alphaSO) e il loro impatto sul percorso di fibrillazione delle alphaSO è stato descritto dettagliatamente. Questi oligomeri stabilizzati sono stati osservati legarsi a un tipo di neurone primario in coltura. I ricercatori però stanno ancora lavorando per verificare le proteine alle quali gli oligomeri si attaccano sui neuroni. Formazione di oligomeri tau stabili nell’Alzheimer Un’altra proteina, la tau, ha un ruolo fondamentale nella malattia di Alzheimer ed è più difficile preparare oligomeri stabili di questa proteina. È stato però ottimizzato un nuovo approccio per usare complessi di zucchero naturalmente presenti (glicosaminoglicani) per oligomerizzare le tau. Il prossimo passo sarà identificare proteine di legame nella cellula usando la stessa strategia usata per l’alfa-sinucleina. Sebbene non rientrasse nell’oggetto dell’attuale progetto TOPIC, gli ESR conoscevano l’obiettivo a lungo termine - sviluppare piccole molecole inibitrici per prevenire le interazioni citotossiche che alimentano la progressione della malattia. “Una volta che abbiamo determinato quali interazioni proteina-oligomero sono fondamentali per lo sviluppo della citotossicità, dovrebbe essere possibile progettare molecole di farmaci che bloccano tali interazioni e così fermano la patologia.” Risposta alle sfide dalla ricerca molecolare La ricerca sull’interazione delle proteine a livello molecolare presenta molte sfide e i ricercatori di TOPIC hanno dovuto fare i conti con una scarsa espressione proteica, l’incapacità di controllare la velocità di reazione e i problemi riguardanti l’identificazione e l’isolamento delle proteine. Di conseguenza, il centro di interesse della ricerca è stato trasferito a metà del progetto dall’Huntington (la proteina huntingtina) e il diabete di tipo 2 (il peptide amilina) alla tau, la proteina legata al Parkinson e all’Alzheimer. Essendo ancora il principale filone della ricerca, nel prossimo futuro si aspettano risultati per vedere se l’oligomero tau può essere stabilizzato in modo che sia possibile lavorare su di esso. Il futuro dell’intervento con piccole molecole I ricercatori del progetto TOPIC hanno apportato al settore della ricerca sulle malattie neurodegenerative molti dati sulla stabilizzazione delle proteine mal ripiegate che potrebbero essere coinvolte nella progressione della malattia, in particolare il loro coinvolgimento nelle reazioni citotossiche. Identificare i compagni di legame degli oligomeri citotossici e le conseguenze biologiche che ne risultano potrebbe permettere di identificare bersagli terapeutici appropriati. Lo sviluppo di piccole molecole interferenti per prevenire tali reazioni nocive è il fine ultimo. “TOPIC ha dimostrato che è possibile stabilizzare oligomeri e usarli per identificare coppie cellulari di legame, preparando il terreno per ulteriori analisi cellulari al fine di identificare punti deboli nel processo citotossico,” dice il prof. Otzen, parlando delle enormi conseguenze sociali di una terapia efficace per malattie neurodegenerative come il Parkinson.
