ACTUALIZACIÓN SOBRE NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

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ACTUALIZACIÓN ACTUALIZACIÓN SOBRE SOBRE NEURODEGENERACIÓN NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta Laboratorio de Fisiología de la Conducta Febrero-Marzo 2005 Febrero-Marzo 2005

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ACTUALIZACIÓN SOBRE NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta Febrero-Marzo 2005. SERIES. INTRODUCCIÓN 2. PATOGENIA MOLECULAR 2da. Parte 3. ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS 4. FUTURO EN PREVENCIÓN, DIAGNÓSTICO Y TERAPÉUTICA. BIBLIOGRAFÍA : - PowerPoint PPT Presentation

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ACTUALIZACIÓN ACTUALIZACIÓN SOBRE SOBRE

NEURODEGENERACIÓNNEURODEGENERACIÓN

Laboratorio de Fisiología de la ConductaLaboratorio de Fisiología de la ConductaFebrero-Marzo 2005Febrero-Marzo 2005

ACTUALIZACIÓN ACTUALIZACIÓN SOBRE SOBRE

NEURODEGENERACIÓNNEURODEGENERACIÓN

Laboratorio de Fisiología de la ConductaLaboratorio de Fisiología de la ConductaFebrero-Marzo 2005Febrero-Marzo 2005

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1. INTRODUCCIÓN

2. PATOGENIA MOLECULAR 2da. Parte

3. ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS

4. FUTURO EN PREVENCIÓN, DIAGNÓSTICO Y TERAPÉUTICA

1. INTRODUCCIÓN

2. PATOGENIA MOLECULAR 2da. Parte

3. ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS

4. FUTURO EN PREVENCIÓN, DIAGNÓSTICO Y TERAPÉUTICA

SERIESSERIES

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BIBLIOGRAFÍA:

* Series Neurodegeneration J. Clinical Investigation 111, Jan-Mar 2003 * Special Section: Brain Disease Science 302, 31 Oct 2003

* Neurodegeneration Nature Medicine 10, Jul 2004 Nature Reviews Neuroscience 6, Jan 2005

* Genomic Medicine. Mechanisms of Disease NEJM 348, 3 April 2003

* Encyclopedia of Life Sciences 2000

BIBLIOGRAFÍA:

* Series Neurodegeneration J. Clinical Investigation 111, Jan-Mar 2003 * Special Section: Brain Disease Science 302, 31 Oct 2003

* Neurodegeneration Nature Medicine 10, Jul 2004 Nature Reviews Neuroscience 6, Jan 2005

* Genomic Medicine. Mechanisms of Disease NEJM 348, 3 April 2003

* Encyclopedia of Life Sciences 2000

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II

MECANISMOS PATOGÉNICOS MOLECULARES

2da. parte

II

MECANISMOS PATOGÉNICOS MOLECULARES

2da. parte

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ESTRÉS OXIDATIVOESTRÉS OXIDATIVOESTRÉS OXIDATIVOESTRÉS OXIDATIVO

NeurodegeneraciónNeurodegeneraciónNeurodegeneraciónNeurodegeneración

apoptosisapoptosisapoptosisapoptosisagregación deagregación de

proteínasproteínasagregación deagregación de

proteínasproteínas

necrosisnecrosisnecrosisnecrosisInflamaciónInflamaciónInflamaciónInflamación

DISFUNCIÓNMITOCONDRIALDISFUNCIÓNMITOCONDRIAL

degradación de proteínas

degradación de proteínas

????microgliamicroglia

Excitotocicidad MetalesMetales

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1.MUERTE NEURONAL

2.ESTRÉS OXIDATIVO Y NITRATIVO

3.DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL

4.AGREGACIÓN DE PROTEINAS

5.DISFUNCIÓN DEL SISTEMA UBIQUITIN-PROTEOSOMA

6. OTROS

1.MUERTE NEURONAL

2.ESTRÉS OXIDATIVO Y NITRATIVO

3.DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL

4.AGREGACIÓN DE PROTEINAS

5.DISFUNCIÓN DEL SISTEMA UBIQUITIN-PROTEOSOMA

6. OTROS

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Tipos decélulas en el cerebro

Tipos decélulas en el cerebro

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AGREGACIÓN DE PROTEÍNAS AGREGACIÓN DE PROTEÍNAS

Page 9: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Enfermedades tan diversascomo Alzheimer, Parkinson, Huntington y ALS

tienen en común:

AGREGACIÓN Y DEPÓSITO DE UNA PROTEÍNA ANORMAL

La expresión de esas proteínas en animales transgénicos sirve de modelo

de enfermedad

Enfermedades tan diversascomo Alzheimer, Parkinson, Huntington y ALS

tienen en común:

AGREGACIÓN Y DEPÓSITO DE UNA PROTEÍNA ANORMAL

La expresión de esas proteínas en animales transgénicos sirve de modelo

de enfermedad

Page 10: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

INCLUSIONESCELULARES(depósitos de proteínasmalplegadas)

INCLUSIONESCELULARES(depósitos de proteínasmalplegadas)

Intra-nuclearesIntra-nucleares

Extra-celularesExtra-celulares

Intra-citoplasmáticasIntra-citoplasmáticas

Neuromelanina(Granulaciones finas)Sustancia Negra

Neuromelanina(Granulaciones finas)Sustancia Negra

-synuclein-synuclein

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PROTEÍNAS ANORMALES

ß-amiloideß-amiloide - - ALZHEIMERALZHEIMER

TauTau - - ALZHEIMERALZHEIMER - Pick’s disease / Frontotemporal - Pick’s disease / Frontotemporal

dementiadementia- Corticobasal degeneration- Corticobasal degeneration- Progressive supranuclear palsy- Progressive supranuclear palsy- FTDP-17- FTDP-17

SynucleinSynuclein - - PARKINSONPARKINSON- Multiple system atrophy- Multiple system atrophy

- Striatonigral degeneration- Striatonigral degeneration- Olivopontocerebellary atrophy- Olivopontocerebellary atrophy- Shy-Drager syndrome- Shy-Drager syndrome

RepeticionesRepeticiones - - HUNTINGTONHUNTINGTONTrinucleotidosTrinucleotidos - Spinocerebellar ataxias - Spinocerebellar ataxias

- Friedreich’s ataxia - Friedreich’s ataxia

PROTEÍNAS ANORMALES

ß-amiloideß-amiloide - - ALZHEIMERALZHEIMER

TauTau - - ALZHEIMERALZHEIMER - Pick’s disease / Frontotemporal - Pick’s disease / Frontotemporal

dementiadementia- Corticobasal degeneration- Corticobasal degeneration- Progressive supranuclear palsy- Progressive supranuclear palsy- FTDP-17- FTDP-17

SynucleinSynuclein - - PARKINSONPARKINSON- Multiple system atrophy- Multiple system atrophy

- Striatonigral degeneration- Striatonigral degeneration- Olivopontocerebellary atrophy- Olivopontocerebellary atrophy- Shy-Drager syndrome- Shy-Drager syndrome

RepeticionesRepeticiones - - HUNTINGTONHUNTINGTONTrinucleotidosTrinucleotidos - Spinocerebellar ataxias - Spinocerebellar ataxias

- Friedreich’s ataxia - Friedreich’s ataxia

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**

**

**

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Inclusiones de proteínas anormalesInclusiones de proteínas anormales

tau

amiloide

tau

amiloide

Cuerpo de Lewy

Inclusión intranuclear

Inclusión intranuclear

Ataxina3 mutante

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CUERPOS DE INCLUSIÓN

* Estructuras dentro de la neurona visibles con MO y compuestas de:

Fibrillas de amiloide Proteínas chaperonas Componentes del Sistema Ubiquitin Proteasoma

* Permiten la identificación anatomopatológica de algunas enfermedades ND

CUERPOS DE INCLUSIÓN

* Estructuras dentro de la neurona visibles con MO y compuestas de:

Fibrillas de amiloide Proteínas chaperonas Componentes del Sistema Ubiquitin Proteasoma

* Permiten la identificación anatomopatológica de algunas enfermedades ND

Page 15: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

¿ Son causa o consecuencia de la enfermedad

o

evidencia de NEUROPROTECCIÓN?

¿ Son causa o consecuencia de la enfermedad

o

evidencia de NEUROPROTECCIÓN?

Page 16: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

La función normal de una proteína requiere que adopte

UNA

CONFORMACIÓN PARTICULAR

entre muchas posibles, pero incorrectas

La función normal de una proteína requiere que adopte

UNA

CONFORMACIÓN PARTICULAR

entre muchas posibles, pero incorrectas

Page 17: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

* La FUNCIÓN de la proteína está determinada por su FORMA (3D)

* La FORMA está determinada por su ESTRUCTURA PRIMARIA

* La ESTRUCTURA PRIMARIA está determinada por la SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS (ADN)

* La FUNCIÓN de la proteína está determinada por su FORMA (3D)

* La FORMA está determinada por su ESTRUCTURA PRIMARIA

* La ESTRUCTURA PRIMARIA está determinada por la SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS (ADN)

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Estructura primaria

Estructura secundaria

Estructura terciaria

Estructura cuaternaria

Page 19: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

“Beta sheet”

Un tipo de estructura secundaria repetitiva encontrada en proteínas plegadas

Se forman por alternativo doblez de las tiras unidas por puentes de hidrógeno entre aminoácidos y grupos carboxilos del enlace peptídico

La formación de beta sheets puede ser estabilizada por oligomerización o agregación de proteínas

“Beta sheet”

Un tipo de estructura secundaria repetitiva encontrada en proteínas plegadas

Se forman por alternativo doblez de las tiras unidas por puentes de hidrógeno entre aminoácidos y grupos carboxilos del enlace peptídico

La formación de beta sheets puede ser estabilizada por oligomerización o agregación de proteínas

Page 20: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Estructura primaria de la proteína arreglada en una hojaplegada por uniones a través de puentes de hidrógenodando una estructura secundaria

Estructura primaria de la proteína arreglada en una hojaplegada por uniones a través de puentes de hidrógenodando una estructura secundaria

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ESTRUCTURA SECUNDARIA BETA SHEETESTRUCTURA SECUNDARIA BETA SHEET

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Punto COMÚNen diferentes Enf. ND

Punto COMÚNen diferentes Enf. ND

PoliQ expandidaHuntingtonPoliQ expandidaHuntington

A1-40 fibrilarAlzheimerA1-40 fibrilarAlzheimer

Modelo sheetModelo sheet

Page 23: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Proteínas mutadas tienen

estructura primaria mutada

que predispone a la AGREGACIÓN!!

Proteínas mutadas tienen

estructura primaria mutada

que predispone a la AGREGACIÓN!!

Page 24: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGADOS PROTEÍCOS

Ensamblaje de una proteína anormal que resulta de dos o más proteínas monoméricas mal conformadas

Los agregados proteicos que forman fibrillas amiloides son a menudo insolubles

AGREGADOS PROTEÍCOS

Ensamblaje de una proteína anormal que resulta de dos o más proteínas monoméricas mal conformadas

Los agregados proteicos que forman fibrillas amiloides son a menudo insolubles

Page 25: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

FIBRILLA AMILOIDE

Las fibrillas (10 nm x 0.1-10 m) de: amiloide beta (A) synuclein poliglutamina o poliQ

Forman beta sheets que son comunes en las proteínas anormales en Enf. Neurodegenerativas relacionadas a AMILOIDE

FIBRILLA AMILOIDE

Las fibrillas (10 nm x 0.1-10 m) de: amiloide beta (A) synuclein poliglutamina o poliQ

Forman beta sheets que son comunes en las proteínas anormales en Enf. Neurodegenerativas relacionadas a AMILOIDE

Page 26: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AMILOIDE: que parece o contiene almidón

AMILOIDESustancia translúcida que consiste en proteína en combinación con polisacáridos que es depositada en algunos órganos o tejidos animales en condiciones patológicasEj. En Alzheimer

AMILOIDE: que parece o contiene almidón

AMILOIDESustancia translúcida que consiste en proteína en combinación con polisacáridos que es depositada en algunos órganos o tejidos animales en condiciones patológicasEj. En Alzheimer

Page 27: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

INICIADORES DE AGREGACIÓN

1. MUTACIONES: estructura primaria ALTERADA

2. MODIFICACIONES COVALENTES: facilitan conversión a conformación ANORMAL

oxidación: synuclin,

fosforilación: synucleina y tau

clivaje proteolítico: APP, htt

INICIADORES DE AGREGACIÓN

1. MUTACIONES: estructura primaria ALTERADA

2. MODIFICACIONES COVALENTES: facilitan conversión a conformación ANORMAL

oxidación: synuclin,

fosforilación: synucleina y tau

clivaje proteolítico: APP, htt

Page 28: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

* Las proteínas relacionadas con estas Enf. ND, parecen NO estar plegadas normalmente

* Al aumentar la concentración de la proteína aumenta la probabilidad de AGREGACIÓN:

Triplicación del locus de synuclein Trisomia 21 tiene depósitos precoces de Apues llevan copia extra del locus de APP

* Las proteínas relacionadas con estas Enf. ND, parecen NO estar plegadas normalmente

* Al aumentar la concentración de la proteína aumenta la probabilidad de AGREGACIÓN:

Triplicación del locus de synuclein Trisomia 21 tiene depósitos precoces de Apues llevan copia extra del locus de APP

Page 29: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PROCESO DE AGREGACIÓN DE UNA PROTEÍNA

1. Inicio conformación ANORMAL

2. Formación de intermediarios OLIGOMÉRICOS difusibles, anulares, esféricos, fibrilares (MFAtómica) Se cree que son más tóxicos

3. Ensamblaje de estructuras PROTOFIBRILARES

4. Ensamblaje de FIBRAS DE AMILOIDE (ME) 5. Ensamblaje de AGREGADOS O INCLUSIONES (visibles MO) Se cree que son protectores

PROCESO DE AGREGACIÓN DE UNA PROTEÍNA

1. Inicio conformación ANORMAL

2. Formación de intermediarios OLIGOMÉRICOS difusibles, anulares, esféricos, fibrilares (MFAtómica) Se cree que son más tóxicos

3. Ensamblaje de estructuras PROTOFIBRILARES

4. Ensamblaje de FIBRAS DE AMILOIDE (ME) 5. Ensamblaje de AGREGADOS O INCLUSIONES (visibles MO) Se cree que son protectores

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INTERMEDIARIOS EN LA AGREGACIÓNINTERMEDIARIOS EN LA AGREGACIÓN

Imágenes con microscopio de fuerza atómica

Imágenes con microscopio de fuerza atómica

Agregados in vitroFragmentos de htt

Agregados in vitroFragmentos de htt

Oligómerosanulares

Oligómeros esféricos

fibrillas

MONÓMEROSOLIGÓMEROSreactivos

MONÓMEROSOLIGÓMEROSreactivos

AGREGADOSinertes protectores?

AGREGADOSinertes protectores?

Agregadosamorfos

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ELEMENTOS PROTEICOS FIBRILARESELEMENTOS PROTEICOS FIBRILARES

Page 32: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Proteínas anormales diferentes con lesiones de amiloide fibrilar tienen características bioquímicas comunes:

1. Insolubilidad al detergente2. Alto contenido de beta sheet3. Estructura beta cruzada4. Resistencia a proteasa5. Habilidad para enlazar colorantes lipofílicos como el Rojo Congo

Proteínas anormales diferentes con lesiones de amiloide fibrilar tienen características bioquímicas comunes:

1. Insolubilidad al detergente2. Alto contenido de beta sheet3. Estructura beta cruzada4. Resistencia a proteasa5. Habilidad para enlazar colorantes lipofílicos como el Rojo Congo

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PROCESO DE AGREGACIÓN DE PROTEÍNASPROCESO DE AGREGACIÓN DE PROTEÍNAS

TOXICOS?TOXICOS?

PROTECTORES?PROTECTORES?

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Protectoras??

Tóxicos??

Proteínas CHAPERONASmedian estabilización de monómeros nativoso mal plegamiento en proceso

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OLIGÓMEROS

Estructuras meta-estables observadas en diversas proteínas anormalesque forman amiloide

Se cree son las principales ESTRUCTURAS TÓXICAS

Detectadas por UN MISMO ANTICUERPO(poliQ, A, synuclein)

OLIGÓMEROS

Estructuras meta-estables observadas en diversas proteínas anormalesque forman amiloide

Se cree son las principales ESTRUCTURAS TÓXICAS

Detectadas por UN MISMO ANTICUERPO(poliQ, A, synuclein)

¿MECANISMO PATOGÉNICO COMÚN?¿MECANISMO PATOGÉNICO COMÚN?

Page 36: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

* Al inicio de una Enf. ND el cambio de conformación de una proteína podría llevar a “ganancia tóxica” de función

* Los intermediarios en su agregación podrían iniciar cascadas por interacción con otras proteínas que llevarían a disfunción neuronal

* Al inicio de una Enf. ND el cambio de conformación de una proteína podría llevar a “ganancia tóxica” de función

* Los intermediarios en su agregación podrían iniciar cascadas por interacción con otras proteínas que llevarían a disfunción neuronal

Page 37: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

* Hay evidencias de que los Intermediarios pueden ser los REACTIVOS y los Agregados los INERTES!

Por Ej.

- Placas de amiloide en individuos SIN síntomas de Alzheimer

- Severidad de la demencia NO se correlaciona con la densidad de placas

- En Parkinson las células CON inclusiones son MÁS sanas que las vecinas

* Hay evidencias de que los Intermediarios pueden ser los REACTIVOS y los Agregados los INERTES!

Por Ej.

- Placas de amiloide en individuos SIN síntomas de Alzheimer

- Severidad de la demencia NO se correlaciona con la densidad de placas

- En Parkinson las células CON inclusiones son MÁS sanas que las vecinas

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AGREGADOS DE PROTEÍNASEN

NEURODEGENERACIÓN

AGREGADOS DE PROTEÍNASEN

NEURODEGENERACIÓN

¿Son causa o consecuencia?

¿Son perjudiciales o protectores?

¿Son causa o consecuencia?

¿Son perjudiciales o protectores?

Page 39: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Posibles TERAPÉUTICAS FUTURAS

º PRECOZ: Inhibir formación de OLIGÓMEROS TÓXICOS

º TARDÍA: No sería conveniente pues se acumularían los Tóxicos y no se formarían los potencialmente Protectores

Posibles TERAPÉUTICAS FUTURAS

º PRECOZ: Inhibir formación de OLIGÓMEROS TÓXICOS

º TARDÍA: No sería conveniente pues se acumularían los Tóxicos y no se formarían los potencialmente Protectores

Page 40: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGACIÓN DE PROTEÍNASY ALZHEIMER

AGREGACIÓN DE PROTEÍNASY ALZHEIMER

Page 41: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

péptido -amiloideproteína taupéptido -amiloideproteína tau

Fragmentos en formas tóxicas y agregados

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PROTEÍNA BETA AMILOIDE Y ALZHEIMERPROTEÍNA BETA AMILOIDE Y ALZHEIMERPROTEÍNA BETA AMILOIDE Y ALZHEIMERPROTEÍNA BETA AMILOIDE Y ALZHEIMER

Page 43: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AMILOIDE BETA (A)

Un amiloide particular que se deriva de una proteína precursora grande APP y que es componente de los ovillos neurofibrilares (NFT) y de las placas característicos en ALZHEIMER

No es lo mismo que amiloidosis

AMILOIDE BETA (A)

Un amiloide particular que se deriva de una proteína precursora grande APP y que es componente de los ovillos neurofibrilares (NFT) y de las placas característicos en ALZHEIMER

No es lo mismo que amiloidosis

Page 44: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PLACA: lesión extracelular hecha de péptido A con estructura beta sheet y reactividad de amiloide con rojo congo y tioflavina, rodeada de axones y dendritas degenerados

OVILLO: lesión intracelular de proteína tau

PLACA: lesión extracelular hecha de péptido A con estructura beta sheet y reactividad de amiloide con rojo congo y tioflavina, rodeada de axones y dendritas degenerados

OVILLO: lesión intracelular de proteína tau

LESIONES EN ALZHEIMERLESIONES EN ALZHEIMER

Page 45: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

MUTACIONES en ALZHEIMER familiar

APP: proteína precursora de A

PS1-PS2: parte catalítica de secretasa que cliva APP

No hay mutaciones de tau

MUTACIONES en ALZHEIMER familiar

APP: proteína precursora de A

PS1-PS2: parte catalítica de secretasa que cliva APP

No hay mutaciones de tau

Page 46: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

SÍNTESIS, CLIVAJE Y AGREGACIÓNDE AMILOIDE BETA

SÍNTESIS, CLIVAJE Y AGREGACIÓNDE AMILOIDE BETA

Page 47: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

SÍNTESIS DE A

1. secretasa genera el terminal N de A

2. secretasa produce clivaje intramembrana y libera el A Presenilin (PS) es la proteasa en secretasa

A 1-40 más abundante menos tóxico A1-42 en Alzheimer es más abundante y se agrega fácil

En Alzheimer familiar: A1-42 está aumentado

SÍNTESIS DE A

1. secretasa genera el terminal N de A

2. secretasa produce clivaje intramembrana y libera el A Presenilin (PS) es la proteasa en secretasa

A 1-40 más abundante menos tóxico A1-42 en Alzheimer es más abundante y se agrega fácil

En Alzheimer familiar: A1-42 está aumentado

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HistologíaALZHEIMERHistologíaALZHEIMER

Proteína precursoraAPP

(1-770 aa)

Proteína precursoraAPP

(1-770 aa)

Segmento APP(665-730 aa)Segmento APP(665-730 aa)

secretasas

Péptidos A40-42

A40-42A40-42

placas ovillos Fosfo-tau

Page 49: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PRESENILIN (PS1, PS2)PRESENILIN (PS1, PS2)

Dímero PSForma parte del complejo de secretasa que cliva APP

Dímero PSForma parte del complejo de secretasa que cliva APP

Otras funciones de PSOtras funciones de PS

1

2

34

5

Page 50: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

SECUENCIA DE FORMACIÓN DE AGREGADOS A12

1. Intermediarios Globulares Oligoméricos*

2. Protofibrillas

3. Protofilamentos

4. Fibras maduras

5. Placas

* Test para medir ADDL (ligando difusible)!!

SECUENCIA DE FORMACIÓN DE AGREGADOS A12

1. Intermediarios Globulares Oligoméricos*

2. Protofibrillas

3. Protofilamentos

4. Fibras maduras

5. Placas

* Test para medir ADDL (ligando difusible)!!

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Formación de PLACAS extracelulares de beta amiloideFormación de PLACAS extracelulares de beta amiloide

depósito extracelulardepósito extracelular de amiloide de amiloide Amiloide beta

Impregnación de plata

Page 52: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

“ la disfunción y muerte neuronal, degeneración neurofibrilar, activación de microglía y manifestación completa de patología de Alzheimer,

se inician por el depósito A”

“ la disfunción y muerte neuronal, degeneración neurofibrilar, activación de microglía y manifestación completa de patología de Alzheimer,

se inician por el depósito A”

HIPÓTESIS AMILOIDEHIPÓTESIS AMILOIDEHIPÓTESIS AMILOIDEHIPÓTESIS AMILOIDE

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“HIPÓTESISAMILOIDE”“HIPÓTESISAMILOIDE”

Page 54: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Formas FAMILIARES autosómicas Formas “ESPORÁDICAS”

HIPÓTESIS AMILOIDE EN ALZHEIMERHIPÓTESIS AMILOIDE EN ALZHEIMER

COMIENZO DE SÍNTOMAS DE DEMENCIA

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A FAVOR DE LA HIPÓTESIS

* Gen que aumenta el riesgo de Alzheimer

APOE 4 alelo implicado en depósito de A Parece que afecta la “limpieza” de ARatones KO APOE 4no tienen depósitos A en el cerebro!

* Aumento de expresión de APP En trisomía 21 (Down) APP (cr. 21) aumenta A1-42

A FAVOR DE LA HIPÓTESIS

* Gen que aumenta el riesgo de Alzheimer

APOE 4 alelo implicado en depósito de A Parece que afecta la “limpieza” de ARatones KO APOE 4no tienen depósitos A en el cerebro!

* Aumento de expresión de APP En trisomía 21 (Down) APP (cr. 21) aumenta A1-42

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PROBLEMAS:PROBLEMAS:

* No hay relación entre * No hay relación entre formas agregadas y fibrilaresformas agregadas y fibrilares en las placas, ni la densidad de en las placas, ni la densidad de placas, con la magnitud de placas, con la magnitud de declinación cognitivadeclinación cognitiva

* Hay placas en ancianos SIN * Hay placas en ancianos SIN déficitsdéficits intelectuales!intelectuales!

PROBLEMAS:PROBLEMAS:

* No hay relación entre * No hay relación entre formas agregadas y fibrilaresformas agregadas y fibrilares en las placas, ni la densidad de en las placas, ni la densidad de placas, con la magnitud de placas, con la magnitud de declinación cognitivadeclinación cognitiva

* Hay placas en ancianos SIN * Hay placas en ancianos SIN déficitsdéficits intelectuales!intelectuales!

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CAMBIO EN LA HIPÓTESIS:

De los AGREGADOS A a las formas A DIFUSIBLES NO fibrilares u oligoméricas o “amiloide invisible” (ADDL)

* Inyecciones de ADDL en hipocampo de ratas causan bloqueo de LTP!! Aactúa como toxina potente!!

* Acaban de lanzar un método para medir ADDL en pacientes!

CAMBIO EN LA HIPÓTESIS:

De los AGREGADOS A a las formas A DIFUSIBLES NO fibrilares u oligoméricas o “amiloide invisible” (ADDL)

* Inyecciones de ADDL en hipocampo de ratas causan bloqueo de LTP!! Aactúa como toxina potente!!

* Acaban de lanzar un método para medir ADDL en pacientes!

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PROTEÍNA TAU Y ALZHEIMERPROTEÍNA TAU Y ALZHEIMERPROTEÍNA TAU Y ALZHEIMERPROTEÍNA TAU Y ALZHEIMER

Page 59: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

1. Mantiene estabilidad de microtúbulos

2. El grado de fosforilación influye en su función estabilizadora

3. Se encuentra principalmente en axones

Permite transporte axónico normal

1. Mantiene estabilidad de microtúbulos

2. El grado de fosforilación influye en su función estabilizadora

3. Se encuentra principalmente en axones

Permite transporte axónico normal

FUNCIÓN DE TAU NORMALFUNCIÓN DE TAU NORMAL

TauTau: es una proteína asociada a : es una proteína asociada a microtúbulos (MAP)microtúbulos (MAP)

TauTau: es una proteína asociada a : es una proteína asociada a microtúbulos (MAP)microtúbulos (MAP)

Page 60: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Tau estabiliza los microtúbulos

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Polimerización de tubulina depende Polimerización de tubulina depende del GRADO de fosforilación taudel GRADO de fosforilación tau

Tau Hiperfosforilada lleva a despolimerización

Tau Hipofosforilada induce polimerización y estabilización

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Tau Tau anormalmente anormalmente hiperfosforilada es ubiquitinada, hiperfosforilada es ubiquitinada, proteolíticamente procesada y agregada en proteolíticamente procesada y agregada en

filamentosfilamentos

Sitios de fosforilación en tauSitios de fosforilación en tau

Sitios normales

Sitios patológicos

Page 63: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Epitopes AT100, TG3 en Alzheimer

BalanceBalance fosforilación /defosforilaciónfosforilación /defosforilación

Page 64: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

* Tau es sustrato de varias kinasas como GSK3, cdk5 etc.

* La activación o aumento de expresión de kinasas puede tener significación en la patogénesis de tauopatias

* Tau es sustrato de varias kinasas como GSK3, cdk5 etc.

* La activación o aumento de expresión de kinasas puede tener significación en la patogénesis de tauopatias

FOSFORILACIÓN DE TAU FOSFORILACIÓN DE TAU FOSFORILACIÓN DE TAU FOSFORILACIÓN DE TAU

Page 65: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Tau anormal HIPERFOSFORILADATau anormal HIPERFOSFORILADA 1. Pierde habilidad para enlazarse a microtúbulos

2. Desestabilización de microtúbulos desarreglo del transporte axonal pérdida total de función neuronal

3. Resistencia a degradación proteolítica formación de filamentos helicoides pareados (PHF)

Tau anormal HIPERFOSFORILADATau anormal HIPERFOSFORILADA 1. Pierde habilidad para enlazarse a microtúbulos

2. Desestabilización de microtúbulos desarreglo del transporte axonal pérdida total de función neuronal

3. Resistencia a degradación proteolítica formación de filamentos helicoides pareados (PHF)

Page 66: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta
Page 67: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Tau Anormal en corteza cerebral Alzheimer Tau Anormal en corteza cerebral Alzheimer (A1-A6) (A1-A6) Control Control (C1-C6)(C1-C6)

Proteínas taupatológicas

Page 68: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Agregación de tau Balance de tau libre/ fosforilada

Agregación de tau Balance de tau libre/ fosforilada

En rojo los factores que promueven tau libre (fosfokinasas)En azul los factores protectores (fosfatasas)En rojo los factores que promueven tau libre (fosfokinasas)En azul los factores protectores (fosfatasas)

Agregaciónde

proteínatau

Agregaciónde

proteínatau

Inclusiones

NFT

Inclusiones

NFT

Page 69: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

** La fosforilación aberrante La fosforilación aberrante:: 1. reduce la afinidad de 1. reduce la afinidad de tautau por los por los microtubulos microtubulos 2. 2. tautau se polimeriza más rápido de lo que se polimeriza más rápido de lo que puede ser degradada puede ser degradada 3. 3. aumenta aumenta la cantidad dela cantidad de tautau libre libre

** Una vez que Una vez que tautau libre alcanza un nivel crítico, libre alcanza un nivel crítico, tiende a la tiende a la fibrilizaciónfibrilización, lo cual estimula el , lo cual estimula el aumento de aumento de agregaciónagregación

** La fosforilación aberrante La fosforilación aberrante:: 1. reduce la afinidad de 1. reduce la afinidad de tautau por los por los microtubulos microtubulos 2. 2. tautau se polimeriza más rápido de lo que se polimeriza más rápido de lo que puede ser degradada puede ser degradada 3. 3. aumenta aumenta la cantidad dela cantidad de tautau libre libre

** Una vez que Una vez que tautau libre alcanza un nivel crítico, libre alcanza un nivel crítico, tiende a la tiende a la fibrilizaciónfibrilización, lo cual estimula el , lo cual estimula el aumento de aumento de agregaciónagregación

Page 70: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Ovillos Ovillos tangles tangles neurofibrilares (NFT)neurofibrilares (NFT)Son la característica patognomónica de tauopatías

Están compuestos de tau agregada hiperfosforilada y dispuesta en filamentos helicoides en pares (PHF),

Ovillos Ovillos tangles tangles neurofibrilares (NFT)neurofibrilares (NFT)Son la característica patognomónica de tauopatías

Están compuestos de tau agregada hiperfosforilada y dispuesta en filamentos helicoides en pares (PHF),

Page 71: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Filamentos de tau (PHF)(microscopio electrónico)

tau agregada intracelular (MO)tau agregada intracelular (MO)

Ovillos Ovillos tangles tangles neurofibrilares (NFT)neurofibrilares (NFT)en ALZHEIMERen ALZHEIMER

Ovillos Ovillos tangles tangles neurofibrilares (NFT)neurofibrilares (NFT)en ALZHEIMERen ALZHEIMER

Page 72: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

60 x

1

1

2

CNND XP 04

11. Tangle. Tangle intracelularintracelular (proteína tau(proteína tau agregada)agregada)

22. Placa:. Placa: amiloide amiloide agregadoagregado

11. Tangle. Tangle intracelularintracelular (proteína tau(proteína tau agregada)agregada)

22. Placa:. Placa: amiloide amiloide agregadoagregado

Page 73: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

TG3 ANTI-FOSFO TAU Ser 231Thioflavina

60x

60x

60x

CNND XP 04

colocalización

Page 74: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PHF Filamentos PositivosPHF Filamentos PositivosPHF Filamentos PositivosPHF Filamentos Positivos

EM Immunogold stainEM Immunogold stain

ALZHEIMER

Page 75: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PHF se acumulan en neuronas

Tau-hiperfosfo-rilada desarrolla PHF

PHFse convierten en NFT alterando función

NFT promueven desarrollo de placas

La neurona

finalmente muere

Hipótesis de tau

Page 76: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

TAU Y ALZHEIMERTAU Y ALZHEIMER

El hallazgo reciente del gen mutado de tau El hallazgo reciente del gen mutado de tau como responsable de como responsable de Demencia Demencia Frontotemporal con Parkinsonismo Frontotemporal con Parkinsonismo asociada al cromosoma 17asociada al cromosoma 17 (FTDP-17) ha (FTDP-17) ha dado evidencia convincente del rol de tau dado evidencia convincente del rol de tau en NDen ND

TAU Y ALZHEIMERTAU Y ALZHEIMER

El hallazgo reciente del gen mutado de tau El hallazgo reciente del gen mutado de tau como responsable de como responsable de Demencia Demencia Frontotemporal con Parkinsonismo Frontotemporal con Parkinsonismo asociada al cromosoma 17asociada al cromosoma 17 (FTDP-17) ha (FTDP-17) ha dado evidencia convincente del rol de tau dado evidencia convincente del rol de tau en NDen ND

La mutación P301L de tau, provoca desestabilización de tau y su agregación y ha permitido construir ratones transgénicos ha permitido construir ratones transgénicos modelos de Alzheimermodelos de Alzheimer

La mutación P301L de tau, provoca desestabilización de tau y su agregación y ha permitido construir ratones transgénicos ha permitido construir ratones transgénicos modelos de Alzheimermodelos de Alzheimer

Page 77: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Anti-NFT (red)6E10 stainingagainst amyloid (blue)after TauAAV injections

Plaques near Tau AAVinjections surrounded by rings of anti-NFT

Expresiónde tau en hipocampo deExpresiónde tau en hipocampo de ratones doble transgénicos PSI/APPratones doble transgénicos PSI/APPExpresiónde tau en hipocampo deExpresiónde tau en hipocampo de

ratones doble transgénicos PSI/APPratones doble transgénicos PSI/APP

La combinación de mutaciones APP/PS La combinación de mutaciones APP/PS y tau acelera la formación de NFTy tau acelera la formación de NFT

La combinación de mutaciones APP/PS La combinación de mutaciones APP/PS y tau acelera la formación de NFTy tau acelera la formación de NFT

Page 78: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

* Aunque NFT es característica de Alzheimer, NO se ha encontrado mutaciones de tau en la enfermedad familiar!!

* Pero la identificación de una mutación en el gen de tau en la FTDP-17 donde no hay patología amiloide, demuestra que la alteración de tau podría ser causa primaria de ND

* Aunque NFT es característica de Alzheimer, NO se ha encontrado mutaciones de tau en la enfermedad familiar!!

* Pero la identificación de una mutación en el gen de tau en la FTDP-17 donde no hay patología amiloide, demuestra que la alteración de tau podría ser causa primaria de ND

Page 79: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

En ALZHEIMER hay:

*Depósito de A insoluble *Depósito de tau insoluble

Pero,

* la relación temporal entre cascada amiloide y agregación de tau,

* y la relación de A y tau con la muerte neuronal NO están aun definitivamente claras!!!

En ALZHEIMER hay:

*Depósito de A insoluble *Depósito de tau insoluble

Pero,

* la relación temporal entre cascada amiloide y agregación de tau,

* y la relación de A y tau con la muerte neuronal NO están aun definitivamente claras!!!

tautau

ApoptosisApoptosis

????AA

Page 80: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

INTERACCIÓN MOLECULAR ENTRE APP AND TAU EN EL TRANSPORTE

AXÓNICO

INTERACCIÓN MOLECULAR ENTRE APP AND TAU EN EL TRANSPORTE

AXÓNICO• APPAPP: parece tener función : parece tener función neurotrófica neurotrófica y es y es llevado en llevado en

vesículas por transporte anterógradovesículas por transporte anterógrado

• TauTau: a : a BAJA concentraciónBAJA concentración mantiene el mantiene el

transporte transporte

axónicoaxónico

a ALTA concentración de taua ALTA concentración de tau inhibeinhibe el el

movimiento anterógrado de vesículas de:movimiento anterógrado de vesículas de:

APPAPP que se concentran en el cuerpo y que se concentran en el cuerpo y

aumentan Aaumentan A PeroxisomasPeroxisomas (vulnerabilidad a estrés (vulnerabilidad a estrés

oxidativo) oxidativo) y y mitocondriasmitocondrias en el terminal, afectando en el terminal, afectando

sinapsis y acelerando degeneraciónsinapsis y acelerando degeneración

• APPAPP: parece tener función : parece tener función neurotrófica neurotrófica y es y es llevado en llevado en

vesículas por transporte anterógradovesículas por transporte anterógrado

• TauTau: a : a BAJA concentraciónBAJA concentración mantiene el mantiene el

transporte transporte

axónicoaxónico

a ALTA concentración de taua ALTA concentración de tau inhibeinhibe el el

movimiento anterógrado de vesículas de:movimiento anterógrado de vesículas de:

APPAPP que se concentran en el cuerpo y que se concentran en el cuerpo y

aumentan Aaumentan A PeroxisomasPeroxisomas (vulnerabilidad a estrés (vulnerabilidad a estrés

oxidativo) oxidativo) y y mitocondriasmitocondrias en el terminal, afectando en el terminal, afectando

sinapsis y acelerando degeneraciónsinapsis y acelerando degeneración

Page 81: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

La expresión de tau inhibe el tráfico de APP

Neuronas Neuronas cultivadas cultivadas con expresan APPcon expresan APP(Izq.)(Izq.)Y con expresión Y con expresión temporal de tau temporal de tau (Der.))(Der.))

Neuronas Neuronas cultivadas cultivadas con expresan APPcon expresan APP(Izq.)(Izq.)Y con expresión Y con expresión temporal de tau temporal de tau (Der.))(Der.))

Page 82: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Daño neuronal por inhibición de transporte de APP

1. Depleción de APP en la sinapsis: pérdida de función neurotrófica

2. Retención de APP en el soma: aumento de niveles de A

Esto tiene interés en Alzheimer

Daño neuronal por inhibición de transporte de APP

1. Depleción de APP en la sinapsis: pérdida de función neurotrófica

2. Retención de APP en el soma: aumento de niveles de A

Esto tiene interés en Alzheimer

Page 83: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

RELACIÓN ENTRE A y tau

Ahora que se conocen las cascadasde A y y cómo se forman los NFT,se comienza a entender CÓMO influye A en tau y viceversa

Es posible que la alteración de A vengaantes que la de tau

Aumento de A1-42 induce a kinasas GSK3 y cdK5 que llevan a fosforilaciónde tau y a apoptosis

RELACIÓN ENTRE A y tau

Ahora que se conocen las cascadasde A y y cómo se forman los NFT,se comienza a entender CÓMO influye A en tau y viceversa

Es posible que la alteración de A vengaantes que la de tau

Aumento de A1-42 induce a kinasas GSK3 y cdK5 que llevan a fosforilaciónde tau y a apoptosis

Page 84: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGACIÓN DE PROTEÍNASY

PARKINSON

AGREGACIÓN DE PROTEÍNASY

PARKINSON

Page 85: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGACIÓN DE PROTEÍNAS EN PARKINSONAGREGACIÓN DE PROTEÍNAS EN PARKINSON

La lesión característica es el La lesión característica es el Cuerpo de LewyCuerpo de Lewy,,cuerpo de inclusión, compuesto de:cuerpo de inclusión, compuesto de: ºº fibrilla amiloide, fibrilla amiloide, ºº synuclein oxidada agregada synuclein oxidada agregada ºº proteínas chaperonas proteínas chaperonas ºº ubiquitin ubiquitin ºº synfilin 1 synfilin 1

AGREGACIÓN DE PROTEÍNAS EN PARKINSONAGREGACIÓN DE PROTEÍNAS EN PARKINSON

La lesión característica es el La lesión característica es el Cuerpo de LewyCuerpo de Lewy,,cuerpo de inclusión, compuesto de:cuerpo de inclusión, compuesto de: ºº fibrilla amiloide, fibrilla amiloide, ºº synuclein oxidada agregada synuclein oxidada agregada ºº proteínas chaperonas proteínas chaperonas ºº ubiquitin ubiquitin ºº synfilin 1 synfilin 1

Page 86: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Cuerpos de Inclusión de LewyCuerpos de Inclusión de LewyCuerpos de Inclusión de LewyCuerpos de Inclusión de Lewy

H&EH&E ubiquitinubiquitin synuclein synuclein

neurona prolongaciones

Page 87: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Inclusiones Intracelulares oCUERPOS DE LEWY(Sustancia Negra)

Inclusiones Intracelulares oCUERPOS DE LEWY(Sustancia Negra)

neuromelaninaneuromelanina

Page 88: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Estructura de synuclein con sitios de mutaciones

Estructura de synuclein con sitios de mutaciones

Agregación de synucleinAgregación de synuclein

Agregación de synucleinAgregación de synuclein

Inclusiones:Cuerpos de Lewy

Inclusiones:Cuerpos de Lewy

+

+

Page 89: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

MUTACIONES EN PARKINSON

º Puntuales dominantes o por aumento de synuclein (triplicación del locus) causan “ganancia de función”

º Recesiva en genes de Parkin, DJ1 causan pérdida de función

MUTACIONES EN PARKINSON

º Puntuales dominantes o por aumento de synuclein (triplicación del locus) causan “ganancia de función”

º Recesiva en genes de Parkin, DJ1 causan pérdida de función

Page 90: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGACIÓN DE PROTEÍNAS Y HUNTINGTON

AGREGACIÓN DE PROTEÍNAS Y HUNTINGTON

Page 91: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Mutación derepetición de trinuclétidos CAG codifica para

GlnGln

Proteína mutada Proteína mutada huntingtinhuntingtin (htt) (htt)

Mutación derepetición de trinuclétidos CAG codifica para

GlnGln

Proteína mutada Proteína mutada huntingtinhuntingtin (htt) (htt)

Hay más 40 CAG repeticiones que da tira poliQ

Hay más 40 CAG repeticiones que da tira poliQ

AGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTON

Page 92: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Agregado de huntingtin (htt)

Es un agrupamiento rígido y enrrollado de fragmentos de htt mutada. Puentes de H enlazan los fragmentos

Fragts htt

Ptes hidrógeno

Page 93: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

La proteína mutada htt es clivada y los fragmentos poliQ forman agregados en cuerpo, procesos y núcleo. Los agregados htt son ubiquitin positivos

La proteína mutada htt es clivada y los fragmentos poliQ forman agregados en cuerpo, procesos y núcleo. Los agregados htt son ubiquitin positivos

Inclusiones en HUNTINGTONInclusiones en HUNTINGTON

Page 94: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGACIÓN de httAGREGACIÓN de htt

a. Agregados de poliQ repeticiones en neurona primaria transferida con vectores que codifican para 104Q-GFP y HcRed, proteína fluorescente en rojo

a. Agregados de poliQ repeticiones en neurona primaria transferida con vectores que codifican para 104Q-GFP y HcRed, proteína fluorescente en rojo

Modelo de htt indica sitio de repeticiones poliQ

Page 95: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

p95 proteína de la densidad postsináptica (PSD) que interactúa con receptor NMDA interactúa con el dominio rico en prolina de htt

Así puede htt modular la transmisión sináptica aprendizaje y memoria vía P95!!!

p95 proteína de la densidad postsináptica (PSD) que interactúa con receptor NMDA interactúa con el dominio rico en prolina de htt

Así puede htt modular la transmisión sináptica aprendizaje y memoria vía P95!!!

AGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTON

Page 96: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

* Hay buena correlación entre: agregación y enfermedad en humanos el largo de poliQ y la densidad de inclusiones

* En cultivo de neuronas htt, las inclusiones predicen la sobrevida, el nivel de htt se correlaciona con muerte

Los fragmentos cortos difusibles parecen disparar más disfunción y muerte neuronal que los agregados

* Sin embargo, las inclusiones están en áreas que degeneran, pero no se corresponden con las neuronas que degeneran

* Hay buena correlación entre: agregación y enfermedad en humanos el largo de poliQ y la densidad de inclusiones

* En cultivo de neuronas htt, las inclusiones predicen la sobrevida, el nivel de htt se correlaciona con muerte

Los fragmentos cortos difusibles parecen disparar más disfunción y muerte neuronal que los agregados

* Sin embargo, las inclusiones están en áreas que degeneran, pero no se corresponden con las neuronas que degeneran

AGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTONAGREGACIÓN Y HUNTINGTON

Page 97: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGACIÓN DE PROTEÍNASY ALS

AGREGACIÓN DE PROTEÍNASY ALS

Page 98: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AGREGACIÓN EN ALSAGREGACIÓN EN ALS

Hay en 2% de casos familiares mutación de Hay en 2% de casos familiares mutación de la enzima antioxidante la enzima antioxidante SOD1SOD1 que produce que produce ““ganancia tóxica” de función más que pérdida de ganancia tóxica” de función más que pérdida de la actividad catalíticala actividad catalítica

Se ha implicado en la disfunción y muerteSe ha implicado en la disfunción y muerteneuronal de la motoneurona entre otros neuronal de la motoneurona entre otros al mal plegamiento y agregación de SOD mutadaal mal plegamiento y agregación de SOD mutada

AGREGACIÓN EN ALSAGREGACIÓN EN ALS

Hay en 2% de casos familiares mutación de Hay en 2% de casos familiares mutación de la enzima antioxidante la enzima antioxidante SOD1SOD1 que produce que produce ““ganancia tóxica” de función más que pérdida de ganancia tóxica” de función más que pérdida de la actividad catalíticala actividad catalítica

Se ha implicado en la disfunción y muerteSe ha implicado en la disfunción y muerteneuronal de la motoneurona entre otros neuronal de la motoneurona entre otros al mal plegamiento y agregación de SOD mutadaal mal plegamiento y agregación de SOD mutada

Page 99: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Inclusiones cito-plasmáticas

Positivas a ubiquitin y neurofilamento en motoneuronasespinales de pacientes ALS

Inclusiones cito-plasmáticas

Positivas a ubiquitin y neurofilamento en motoneuronasespinales de pacientes ALS

Agregados en ALSAgregados en ALS

Page 100: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PROBLEMAS NO RESUELTOS EN AGREGACIÓN

¿Cuál es la forma tóxica: monómero,oligómero o agregado?

¿Por qué estas proteínas particulares tienden a la agregación?

¿Cuáles son los blancos primarios de las proteínas tóxicas?

¿Los blancos son compartidos en diversidad de estas enfermedades?

PROBLEMAS NO RESUELTOS EN AGREGACIÓN

¿Cuál es la forma tóxica: monómero,oligómero o agregado?

¿Por qué estas proteínas particulares tienden a la agregación?

¿Cuáles son los blancos primarios de las proteínas tóxicas?

¿Los blancos son compartidos en diversidad de estas enfermedades?

Page 101: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Se necesita determinar el mecanismo de toxicidad

de la proteína mal conformada

Se necesita determinar el mecanismo de toxicidad

de la proteína mal conformada

Aun NO SE SABE CÓMO

Proteínas Anormales llevan a ND

Aun NO SE SABE CÓMO

Proteínas Anormales llevan a ND

Page 102: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Posibles mecanismos comunes de toxicidad

1.Sequestración de factores críticos 2.Inhibición del sistema Ub-proteasoma3.Inapropiada inducción de caspasas y apoptosis4. Inhibiciones de funciones específicas

Posibles mecanismos comunes de toxicidad

1.Sequestración de factores críticos 2.Inhibición del sistema Ub-proteasoma3.Inapropiada inducción de caspasas y apoptosis4. Inhibiciones de funciones específicas

Page 103: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

TRATAMIENTOS COMUNES RACIONALESTRATAMIENTOS COMUNES RACIONALES

* * Bloquear expresiónBloquear expresión de la proteína tóxica de la proteína tóxica Ej. Reducir expresión de htt mutanteEj. Reducir expresión de htt mutante

** Acelerar la degradaciónAcelerar la degradación de la proteína tóxica de la proteína tóxica Bloquear el procesamiento proteolítico y Bloquear el procesamiento proteolítico y transporte intracelulartransporte intracelular Ej. Eliminación de intermediarios AEj. Eliminación de intermediarios A

** InhibirInhibir la tendencia de la proteína la tendencia de la proteína a a agregarseagregarse con ella misma o con otrascon ella misma o con otras Ej. Aumentar las proteínas chaperonas HSP Ej. Aumentar las proteínas chaperonas HSP

TRATAMIENTOS COMUNES RACIONALESTRATAMIENTOS COMUNES RACIONALES

* * Bloquear expresiónBloquear expresión de la proteína tóxica de la proteína tóxica Ej. Reducir expresión de htt mutanteEj. Reducir expresión de htt mutante

** Acelerar la degradaciónAcelerar la degradación de la proteína tóxica de la proteína tóxica Bloquear el procesamiento proteolítico y Bloquear el procesamiento proteolítico y transporte intracelulartransporte intracelular Ej. Eliminación de intermediarios AEj. Eliminación de intermediarios A

** InhibirInhibir la tendencia de la proteína la tendencia de la proteína a a agregarseagregarse con ella misma o con otrascon ella misma o con otras Ej. Aumentar las proteínas chaperonas HSP Ej. Aumentar las proteínas chaperonas HSP

Page 104: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

DEGRADACIÓN DEFECTUOSA DE PROTEÍNAS

DEGRADACIÓN DEFECTUOSA DE PROTEÍNAS

Page 105: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

El MAL PLEGAMIENTO y AGREGACIÓN son comunes en la mayoría de Enf.

ND

Esto sugiere que,

Anormalidades en la Homeostasis de Proteínas

contribuyen a la patogénesis

El MAL PLEGAMIENTO y AGREGACIÓN son comunes en la mayoría de Enf.

ND

Esto sugiere que,

Anormalidades en la Homeostasis de Proteínas

contribuyen a la patogénesis

Page 106: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Líneas de defensa que controlan la calidad de las proteínas

1. PROTEÍNAS CHAPERONAS

2. SISTEMA UBIQUITIN-PROTEASOMA

3. AUTOFAGIA MEDIADA EN LISOSOMA

Líneas de defensa que controlan la calidad de las proteínas

1. PROTEÍNAS CHAPERONAS

2. SISTEMA UBIQUITIN-PROTEASOMA

3. AUTOFAGIA MEDIADA EN LISOSOMA

Page 107: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

En: ALZHEIMER PARKINSON HUNTINGTON ALS

la capacidad de estos sistemas de degradación es excedida ylas proteínas se acumulan

En: ALZHEIMER PARKINSON HUNTINGTON ALS

la capacidad de estos sistemas de degradación es excedida ylas proteínas se acumulan

Page 108: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

1. Chaperonas Se asocian al polipéptido naciente en el

ribosoma, promueven el plegamiento correcto y evitan las interacciones peligrosas

2. Sistema Ub-Proteasoma (UPS) Identifica y degrada proteínas incorrectas, no reparadas y no queridas

FALLAS en detectar y eliminar proteínas mal plegadas puede contribuir a la ND

1. Chaperonas Se asocian al polipéptido naciente en el

ribosoma, promueven el plegamiento correcto y evitan las interacciones peligrosas

2. Sistema Ub-Proteasoma (UPS) Identifica y degrada proteínas incorrectas, no reparadas y no queridas

FALLAS en detectar y eliminar proteínas mal plegadas puede contribuir a la ND

Page 109: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

SISTEMA UBIQUITIN PROTEASOMA (UPS)

Gran complejo proteolítico que marca selectivamente y degrada proteínas citosólicas y nucleares

UBIQUITIN (Ub)

Proteína que al enlazarse covalentemente a otras proteínas las MARCA para ser degradadas luego en el proteasoma

La ubiquitinización selectiva se realiza por una serie de enzimas que constituye el sistema Ub ligasas

SISTEMA UBIQUITIN PROTEASOMA (UPS)

Gran complejo proteolítico que marca selectivamente y degrada proteínas citosólicas y nucleares

UBIQUITIN (Ub)

Proteína que al enlazarse covalentemente a otras proteínas las MARCA para ser degradadas luego en el proteasoma

La ubiquitinización selectiva se realiza por una serie de enzimas que constituye el sistema Ub ligasas

Page 110: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

VÍA UBIQUITIN PROTEASOMA

Page 111: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PROTEASOMAPROTEASOMA

Gran complejo con múltiples subunidadesGran complejo con múltiples subunidadesque degrada en eucariotas proteínas que degrada en eucariotas proteínas celulares cuando no se necesitan máscelulares cuando no se necesitan más

1 subcomplejo 1 subcomplejo catalítico catalítico 2 subcomplejos 2 subcomplejos reguladoresreguladores

PROTEASOMAPROTEASOMA

Gran complejo con múltiples subunidadesGran complejo con múltiples subunidadesque degrada en eucariotas proteínas que degrada en eucariotas proteínas celulares cuando no se necesitan máscelulares cuando no se necesitan más

1 subcomplejo 1 subcomplejo catalítico catalítico 2 subcomplejos 2 subcomplejos reguladoresreguladores

Page 112: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Subunidadcatalítica

SubunidadReguladora

(2)

SubunidadCatalítica

(1)

Page 113: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

FUNCIÓN DEL SISTEMA Ub-P

El ubiquitin marca las proteínas para degradación en el proteasoma

El proceso de ubiquitinación es específico y regulado

El complejo proteasoma 26S esta presente abundantemente en todas las células

La vía ubiquitin-proteasoma controla la homeostasis de las proteínas en la célula

FUNCIÓN DEL SISTEMA Ub-P

El ubiquitin marca las proteínas para degradación en el proteasoma

El proceso de ubiquitinación es específico y regulado

El complejo proteasoma 26S esta presente abundantemente en todas las células

La vía ubiquitin-proteasoma controla la homeostasis de las proteínas en la célula

Page 114: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

LA LA DEGRADACIÓN PROTEICADEGRADACIÓN PROTEICA OCURRE POR: OCURRE POR:

* * conjugación de múltiples moléculas de Ubconjugación de múltiples moléculas de Ub al sustrato, seguida por al sustrato, seguida por

* * proteolisis de la proteína proteolisis de la proteína marcada marcada en el complejo proteasoma 26S en el complejo proteasoma 26S

LA LA DEGRADACIÓN PROTEICADEGRADACIÓN PROTEICA OCURRE POR: OCURRE POR:

* * conjugación de múltiples moléculas de Ubconjugación de múltiples moléculas de Ub al sustrato, seguida por al sustrato, seguida por

* * proteolisis de la proteína proteolisis de la proteína marcada marcada en el complejo proteasoma 26S en el complejo proteasoma 26S

Page 115: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

SISTEMA UBIQUITIN-PROTEASOMASISTEMA UBIQUITIN-PROTEASOMA

A. Ubiquitinización selectiva con gasto de energía (E1-E3)B. Sustratos marcados son reconocidos, desdoblados y degradados por el proteasoma

A. Ubiquitinización selectiva con gasto de energía (E1-E3)B. Sustratos marcados son reconocidos, desdoblados y degradados por el proteasoma

activaactivaconjugaconjuga ligaliga

Page 116: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

MARCAJE DE PROTEÍNAS CON UbMARCAJE DE PROTEÍNAS CON Ub

Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se ligue a Ubligue a Ub

E1E1: : enzima que enzima que activa Ubactiva Ub con gasto de energía con gasto de energía ((GlyGly terminal C de Ub reacciona con terminal C de Ub reacciona con LysLys cadena cadena lateral del sustrato)lateral del sustrato)

E2E2: : enzima que enzima que conjugaconjuga y cataliza la unión de Ub y cataliza la unión de Ub al sustratoal sustrato

E3E3: : enzima ligasa que junto con E2 enzima ligasa que junto con E2 reconocereconoce al al sustratosustrato

MARCAJE DE PROTEÍNAS CON UbMARCAJE DE PROTEÍNAS CON Ub

Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se ligue a Ubligue a Ub

E1E1: : enzima que enzima que activa Ubactiva Ub con gasto de energía con gasto de energía ((GlyGly terminal C de Ub reacciona con terminal C de Ub reacciona con LysLys cadena cadena lateral del sustrato)lateral del sustrato)

E2E2: : enzima que enzima que conjugaconjuga y cataliza la unión de Ub y cataliza la unión de Ub al sustratoal sustrato

E3E3: : enzima ligasa que junto con E2 enzima ligasa que junto con E2 reconocereconoce al al sustratosustrato

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* La ubiquitinización ENLENTECE la degradación

La proteína-Ub interactúa mayor tiempo con el proteasoma. Esto aumenta la probabilidad de que el proteasoma la degrade

* Hay enzimas que remueven Ub para evitar degradación indiscriminada

* La ubiquitinización ENLENTECE la degradación

La proteína-Ub interactúa mayor tiempo con el proteasoma. Esto aumenta la probabilidad de que el proteasoma la degrade

* Hay enzimas que remueven Ub para evitar degradación indiscriminada

Page 119: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Enzimas que quitan ubiquitin

Page 120: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

El SISTEMA Ub -PROTEASOMA

Es la vía principal del catabolismode proteínas,importante para el mantenimiento celular y recambio de muchas proteínas reguladoras

Las chaperonas cooperan aquípara mediar degradación de proteínas anormales

El SISTEMA Ub -PROTEASOMA

Es la vía principal del catabolismode proteínas,importante para el mantenimiento celular y recambio de muchas proteínas reguladoras

Las chaperonas cooperan aquípara mediar degradación de proteínas anormales

Page 121: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

BALANCE BALANCE DEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓNDEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓN

Regula Regula la cantidad de proteínas la cantidad de proteínas

de la célulade la célula

BALANCE BALANCE DEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓNDEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓN

Regula Regula la cantidad de proteínas la cantidad de proteínas

de la célulade la célula

Page 122: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

ENF. NEURODEGENERATIVAS

* Hay depósitos de proteínas aberrantes Ub positivas

Ej. Cuerpos de Lowy: synuclein + Ub Tau + Ub en NFT y placas

* Pueden significar intentos fallidos de de eliminar proteínas dañadas

* La agregación de estas proteínas parece ser un mecanismo de protección aún no bien conocido

ENF. NEURODEGENERATIVAS

* Hay depósitos de proteínas aberrantes Ub positivas

Ej. Cuerpos de Lowy: synuclein + Ub Tau + Ub en NFT y placas

* Pueden significar intentos fallidos de de eliminar proteínas dañadas

* La agregación de estas proteínas parece ser un mecanismo de protección aún no bien conocido

Page 123: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS Y PARKINSON

Además de: Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial

Existe, Déficit estructural y funcional del UPS con agregación de synuclein anormal

DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS Y PARKINSON

Además de: Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial

Existe, Déficit estructural y funcional del UPS con agregación de synuclein anormal

Page 124: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

DEGRADACIÓN DEFECTUOSA Y PARKINSON

Mutaciones

Además de SYNUCLEIN,

Existen PARKIN: proteína como ligasa E3 UCHL-1: Ub C terminal hidrolasa DJ1: proteína como chaperona

Estas 3 se relacionan con los sistemas de regulaciónde calidad de proteínas

DEGRADACIÓN DEFECTUOSA Y PARKINSON

Mutaciones

Además de SYNUCLEIN,

Existen PARKIN: proteína como ligasa E3 UCHL-1: Ub C terminal hidrolasa DJ1: proteína como chaperona

Estas 3 se relacionan con los sistemas de regulaciónde calidad de proteínas

Page 125: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

En PD esporádico laUbiquitinación mediada por parkin,lleva a formar Cuerpos de Lewy por actuar sobre Synfilin que a su vez Interactúa sobre synuclein (?)

En PD esporádico laUbiquitinación mediada por parkin,lleva a formar Cuerpos de Lewy por actuar sobre Synfilin que a su vez Interactúa sobre synuclein (?)

Estructura de Estructura de parkinparkin(funciona como ligasa E3)(funciona como ligasa E3)

En En PD familiarPD familiar por por mutación de Parkin mutación de Parkin NO HAYNO HAY CuerposCuerposde Lewyde Lewy

Estructura de Estructura de parkinparkin(funciona como ligasa E3)(funciona como ligasa E3)

En En PD familiarPD familiar por por mutación de Parkin mutación de Parkin NO HAYNO HAY CuerposCuerposde Lewyde Lewy

PARKINPARKINPARKINPARKIN

Page 126: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PARKINPARKIN parece actuar sólo sobre parece actuar sólo sobre synuclein aberrantesynuclein aberrante y su efecto y su efecto protector parece ser rescatar la función protector parece ser rescatar la función UPSUPS

La sobreexpresión de La sobreexpresión de synuclein synuclein agregadaagregada inhibeinhibe al proteasoma al proteasoma

Las N.DA parecen ser especialmente Las N.DA parecen ser especialmente VULNERABLES a VULNERABLES a inhibición del inhibición del proteasomaproteasoma

PARKINPARKIN parece actuar sólo sobre parece actuar sólo sobre synuclein aberrantesynuclein aberrante y su efecto y su efecto protector parece ser rescatar la función protector parece ser rescatar la función UPSUPS

La sobreexpresión de La sobreexpresión de synuclein synuclein agregadaagregada inhibeinhibe al proteasoma al proteasoma

Las N.DA parecen ser especialmente Las N.DA parecen ser especialmente VULNERABLES a VULNERABLES a inhibición del inhibición del proteasomaproteasoma

Page 127: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PARKIN: participaría en detoxificación de proteínas acumuladas por rescatar la función UPS

DJ1:participaría en detoxificación de proteínas por su función de chaperona putativa

* La pérdida de sus funciones puede reducir la habilidad de la célula para lidiar con la disfunción del proteasoma

PARKIN: participaría en detoxificación de proteínas acumuladas por rescatar la función UPS

DJ1:participaría en detoxificación de proteínas por su función de chaperona putativa

* La pérdida de sus funciones puede reducir la habilidad de la célula para lidiar con la disfunción del proteasoma

Page 128: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Inhibición del Complejo Mitocondrial IInhibición del Complejo Mitocondrial I

Agregación de Agregación de synuclein synuclein

Inhibición del UPSInhibición del UPS

Falla en degradación de proteínasFalla en degradación de proteínas

Muerte N. DAMuerte N. DA

Inhibición del Complejo Mitocondrial IInhibición del Complejo Mitocondrial I

Agregación de Agregación de synuclein synuclein

Inhibición del UPSInhibición del UPS

Falla en degradación de proteínasFalla en degradación de proteínas

Muerte N. DAMuerte N. DA

Page 129: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

DISFUNCIÓN DEGRADACIÓN EN PARKINSONDISFUNCIÓN DEGRADACIÓN EN PARKINSON

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DEGRADACIÓN Y HUNTINGTONDEGRADACIÓN Y HUNTINGTON

Htt mut forma agregados

Ub marca Htt para degrada-ción

Agregados htt Inhiben proteosoma

Agregados secontinuan acumulando

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CHAPERONASCHAPERONASY Y

DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS

CHAPERONASCHAPERONASY Y

DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS

Page 133: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

PROTEÍNAS CHAPERONA

Facilitan el plegamiento apropiado de proteínas

Se enlazan para estabilizar a proteínas plegadas o parcialmente plegadas

Evitan interacciones inapropiadadas con proteínas vecinas

PROTEÍNAS CHAPERONA

Facilitan el plegamiento apropiado de proteínas

Se enlazan para estabilizar a proteínas plegadas o parcialmente plegadas

Evitan interacciones inapropiadadas con proteínas vecinas

Forma de rosquilla

Page 134: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

CHAPERONAS

Varias familias de proteínas altamenteconservadas que median el plegamiento correcto de otras proteínas

Se dirigen a proteínas mal plegadas y evitan su agregación

CHAPERONAS

Varias familias de proteínas altamenteconservadas que median el plegamiento correcto de otras proteínas

Se dirigen a proteínas mal plegadas y evitan su agregación

Page 135: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Chaperoninas o HSPChaperoninas o HSP

Chaperonas pequeñas que trabajan en Chaperonas pequeñas que trabajan en plegamiento de péptidos complejosplegamiento de péptidos complejos

Se disparan con aumento de Se disparan con aumento de temperatura: proteínas temperatura: proteínas heat shock heat shock (HSP) (HSP) y otros estrés celular como ROSy otros estrés celular como ROS

Recuperan las proteínas del daño por Recuperan las proteínas del daño por estrésestrés

Chaperoninas o HSPChaperoninas o HSP

Chaperonas pequeñas que trabajan en Chaperonas pequeñas que trabajan en plegamiento de péptidos complejosplegamiento de péptidos complejos

Se disparan con aumento de Se disparan con aumento de temperatura: proteínas temperatura: proteínas heat shock heat shock (HSP) (HSP) y otros estrés celular como ROSy otros estrés celular como ROS

Recuperan las proteínas del daño por Recuperan las proteínas del daño por estrésestrés

Page 136: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

CHAPERONAS HSPCHAPERONAS HSPCHAPERONAS HSPCHAPERONAS HSP

Corrige el plegamiento de la proteína al salir del ribosomaCorrige el plegamiento de la proteína al salir del ribosoma

Page 137: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Plegamiento y Degradación de ProteínasPlegamiento y Degradación de ProteínasPlegamiento y Degradación de ProteínasPlegamiento y Degradación de Proteínas

ChaperonasChaperonasChaperonasChaperonasSistema Sistema Ubiquitin-Ubiquitin-ProteasomProteasomaa

Sistema Sistema Ubiquitin-Ubiquitin-ProteasomProteasomaa

Page 138: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Funciones de

chaperonas

Funciones de

chaperonas1

1. Facilitan plegamiento y previenen agregación

2. Regulan: Autofagia Fusión de vesículas Signal transduction Apoptosis Degradación proteasomal

Page 139: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

CHAPERONAS Y

NEURODEGENERACIÓN

CHAPERONAS Y

NEURODEGENERACIÓN

Page 140: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

En neurodegeneraciónEn neurodegeneración

Las chaperonas se Las chaperonas se colocalizancolocalizan con conlas proteínas aberrantes y los las proteínas aberrantes y los

componentes del UPScomponentes del UPS

En neurodegeneraciónEn neurodegeneración

Las chaperonas se Las chaperonas se colocalizancolocalizan con conlas proteínas aberrantes y los las proteínas aberrantes y los

componentes del UPScomponentes del UPS

Page 141: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

CHAPERONAS en AlzheimerCHAPERONAS en Alzheimer

Disminuyen hiperfosforilación de tauDisminuyen hiperfosforilación de tauAumentan tau desfosforiladaAumentan tau desfosforiladaSuprimen muerte mediada por tauSuprimen muerte mediada por tau

CHAPERONAS en ParkinsonCHAPERONAS en Parkinson

Pueden aumentar replegamiento y/oPueden aumentar replegamiento y/opromover degradación de promover degradación de synucleinsynucleinDisminución de HSP aumenta Disminución de HSP aumenta synuclein synuclein oxidadaoxidadaresistente a degradación en UPSresistente a degradación en UPSSobreexpresión de HSP disminuye Sobreexpresión de HSP disminuye synuclein synucleinoxidada insolubleoxidada insoluble

CHAPERONAS en AlzheimerCHAPERONAS en Alzheimer

Disminuyen hiperfosforilación de tauDisminuyen hiperfosforilación de tauAumentan tau desfosforiladaAumentan tau desfosforiladaSuprimen muerte mediada por tauSuprimen muerte mediada por tau

CHAPERONAS en ParkinsonCHAPERONAS en Parkinson

Pueden aumentar replegamiento y/oPueden aumentar replegamiento y/opromover degradación de promover degradación de synucleinsynucleinDisminución de HSP aumenta Disminución de HSP aumenta synuclein synuclein oxidadaoxidadaresistente a degradación en UPSresistente a degradación en UPSSobreexpresión de HSP disminuye Sobreexpresión de HSP disminuye synuclein synucleinoxidada insolubleoxidada insoluble

Page 142: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

CHAPERONAS en ALSCHAPERONAS en ALS

Hay Hay disminución HSP.disminución HSP. Esto lleva a aumentar Esto lleva a aumentar proteínas oxidadas dañadas resistentes a la proteínas oxidadas dañadas resistentes a la degradación degradación En motoneuronas ALS el estrés no induce HSPEn motoneuronas ALS el estrés no induce HSPLa inducción de HSP con ARIMOCLOMOL enlentece La inducción de HSP con ARIMOCLOMOL enlentece la progresión de la enfermedadla progresión de la enfermedad

La inyección de vectores con HSP y SOD mut en La inyección de vectores con HSP y SOD mut en motoneuronas disminuye la toxicidad de SOD mut motoneuronas disminuye la toxicidad de SOD mut y aumenta la sobreviday aumenta la sobrevida

CHAPERONAS en Enfermedades PoliQCHAPERONAS en Enfermedades PoliQ

El aumento de HSP suprime la formación de PoliQ El aumento de HSP suprime la formación de PoliQ y cuerpos de inclusióny cuerpos de inclusión

CHAPERONAS en ALSCHAPERONAS en ALS

Hay Hay disminución HSP.disminución HSP. Esto lleva a aumentar Esto lleva a aumentar proteínas oxidadas dañadas resistentes a la proteínas oxidadas dañadas resistentes a la degradación degradación En motoneuronas ALS el estrés no induce HSPEn motoneuronas ALS el estrés no induce HSPLa inducción de HSP con ARIMOCLOMOL enlentece La inducción de HSP con ARIMOCLOMOL enlentece la progresión de la enfermedadla progresión de la enfermedad

La inyección de vectores con HSP y SOD mut en La inyección de vectores con HSP y SOD mut en motoneuronas disminuye la toxicidad de SOD mut motoneuronas disminuye la toxicidad de SOD mut y aumenta la sobreviday aumenta la sobrevida

CHAPERONAS en Enfermedades PoliQCHAPERONAS en Enfermedades PoliQ

El aumento de HSP suprime la formación de PoliQ El aumento de HSP suprime la formación de PoliQ y cuerpos de inclusióny cuerpos de inclusión

Page 143: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

CHAPERONAS (HSP)

AD: disminuyen hiperfosforilación de tau

PD: disminuyen synuclein agregada

ALS: aumento de HSP enlentece progresión de enfermedad

poliQ: suprime formación de cuerpos de inclusión

CHAPERONAS (HSP)

AD: disminuyen hiperfosforilación de tau

PD: disminuyen synuclein agregada

ALS: aumento de HSP enlentece progresión de enfermedad

poliQ: suprime formación de cuerpos de inclusión

Page 144: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Las chaperonas aumentan la solubilidad Las chaperonas aumentan la solubilidad de de Cuerpos de Inclusión Cuerpos de Inclusión

La neuroprotección podría relacionarse La neuroprotección podría relacionarse con alteraciones bioquímicas más que con con alteraciones bioquímicas más que con alteraciones morfológicasalteraciones morfológicas

Las chaperonas aumentan la solubilidad Las chaperonas aumentan la solubilidad de de Cuerpos de Inclusión Cuerpos de Inclusión

La neuroprotección podría relacionarse La neuroprotección podría relacionarse con alteraciones bioquímicas más que con con alteraciones bioquímicas más que con alteraciones morfológicasalteraciones morfológicas

Page 145: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

CHAPERONAS EN NDCHAPERONAS EN NDPodrían prevenir toxicidad dePodrían prevenir toxicidad deproteínas anormales porproteínas anormales por::

1.1. Bloquear interacciones proteicas Bloquear interacciones proteicas inapropiadasinapropiadas

2.2. Facilitar degradación y sequestraciónFacilitar degradación y sequestración

3.3. Bloquear señales, cascadas que llevan a Bloquear señales, cascadas que llevan a disfunción y muertedisfunción y muerte

CHAPERONAS EN NDCHAPERONAS EN NDPodrían prevenir toxicidad dePodrían prevenir toxicidad deproteínas anormales porproteínas anormales por::

1.1. Bloquear interacciones proteicas Bloquear interacciones proteicas inapropiadasinapropiadas

2.2. Facilitar degradación y sequestraciónFacilitar degradación y sequestración

3.3. Bloquear señales, cascadas que llevan a Bloquear señales, cascadas que llevan a disfunción y muertedisfunción y muerte

Page 146: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Acción de Chaperonassobre toxicidad de Proteínas Anormales

Acción de Chaperonassobre toxicidad de Proteínas Anormales

Page 147: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

1.1. Previenen formación de tóxicos oligómerosPrevienen formación de tóxicos oligómeros

2.2. Aumentan formación de inclusionesAumentan formación de inclusiones

3.3. Aumentan degradación de proteínas: Aumentan degradación de proteínas: proteosoma, RE, lisosomaproteosoma, RE, lisosoma

4.4. Previenen señales de apoptosisPrevienen señales de apoptosis

5.5. Previene inhibición de proteasoma por agregadosPreviene inhibición de proteasoma por agregados

6.6. Suprimen estrés oxidativoSuprimen estrés oxidativo

7.7. Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de agregadosagregados

1.1. Previenen formación de tóxicos oligómerosPrevienen formación de tóxicos oligómeros

2.2. Aumentan formación de inclusionesAumentan formación de inclusiones

3.3. Aumentan degradación de proteínas: Aumentan degradación de proteínas: proteosoma, RE, lisosomaproteosoma, RE, lisosoma

4.4. Previenen señales de apoptosisPrevienen señales de apoptosis

5.5. Previene inhibición de proteasoma por agregadosPreviene inhibición de proteasoma por agregados

6.6. Suprimen estrés oxidativoSuprimen estrés oxidativo

7.7. Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de agregadosagregados

FUNCIONES DE CHAPERONAS EN NDFUNCIONES DE CHAPERONAS EN NDFUNCIONES DE CHAPERONAS EN NDFUNCIONES DE CHAPERONAS EN ND

Page 148: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Conversión de poliQ monómeros a conformación sheet seguido de oligomerización y formación de fibrillas amiloideHsp70/40 previenen el cambio de conformación y formación de agregadosHsp104 a baja concentración promueve conversión asheet pero a alta puede disociar los oligómeros solubles enlenteciendo la agregación

Agregación poliQ y acción de chaperonasAgregación poliQ y acción de chaperonasa

Notóxicos

Page 149: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Toxicidad mediada por poliQ y supresión por chaperonasToxicidad mediada por poliQ y supresión por chaperonas

Page 150: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

AUTOFAGIA MEDIADA EN AUTOFAGIA MEDIADA EN LISOSOMALISOSOMA

Es una importante vía de Degradación Es una importante vía de Degradación dedeProteínas Intracelulares del citosol y Proteínas Intracelulares del citosol y organelos y también podría degradar organelos y también podría degradar proteínas agregadasproteínas agregadas

AUTOFAGIA MEDIADA EN AUTOFAGIA MEDIADA EN LISOSOMALISOSOMA

Es una importante vía de Degradación Es una importante vía de Degradación dedeProteínas Intracelulares del citosol y Proteínas Intracelulares del citosol y organelos y también podría degradar organelos y también podría degradar proteínas agregadasproteínas agregadas

Page 151: ACTUALIZACIÓN  SOBRE  NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta

OTROS MECANISMOS OTROS MECANISMOS PATOGÉNICOSPATOGÉNICOS

1. Excitotoxicidad1. Excitotoxicidad

2. Inflamación2. Inflamación

3. Alteración homeostasis de 3. Alteración homeostasis de metalesmetales

OTROS MECANISMOS OTROS MECANISMOS PATOGÉNICOSPATOGÉNICOS

1. Excitotoxicidad1. Excitotoxicidad

2. Inflamación2. Inflamación

3. Alteración homeostasis de 3. Alteración homeostasis de metalesmetales

Continua...Continua...

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