Descubierto el mecanismo de replicación de los priones en el “mal de las vacas locas” (PLOS Pathogens)


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Investigadores italianos han descubierto el mecanismo de replicación de los priones en la encefalopatía espongiforme bovina, conocida popularmente como “mal de las vacas locas”, que abrirá nuevas vías de investigación para diseñar fármacos contra trastornos neurodegenerativos incurables.

El estudio del Instituto de Telethon de Dulbecco y la Universidad de Trento en colaboración con el Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear se publica en PLOS Pathogens.

Los priones son agentes infecciosos producidos por formas aberrantemente plegadas de una proteína fisiológica llamada proteína priónica celular o PrPC. Se sabe que estos patógenos se replican en ausencia de material genético al reclutar moléculas PrPC normales en la superficie de las células y obligarlas a cambiar de conformación y volverse infecciosas.

La acumulación resultante de partículas de priones en el sistema nervioso se encuentra en la raíz de las enfermedades neurodegenerativas conocidas como encefalopatías espongiformes transmisibles, que incluyen la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, el insomnio familiar fatal y el Gerstmann-Sträussler-Scheinker en humanos, pero también una variedad de otras patologías en mamíferos, como la famosa enfermedad de las vacas locas.

"Aunque sabemos que existen priones desde 1982, gracias al trabajo del premio Nobel Stanley Prusiner, todavía falta información directa sobre la estructura de estos agentes infecciosos no canónicos -explica Emiliano Biasini-. De hecho, su naturaleza insoluble y agregada dificulta el uso de técnicas clásicas de alta resolución para estudiar estructuras de proteínas como la cristalografía de rayos X o la resonancia magnética nuclear".

"Sin embargo, dicha información es fundamental para diseñar racionalmente medicamentos contra estos agentes -añade-. En un intento por llenar este vacío, encontramos una ayuda inesperada de una disciplina generalmente considerada muy alejada de la biología o la química, que es la física de partículas".

Los investigadores de Telethon revisaron los modelos anteriores de la estructura de priones y propusieron una arquitectura novedosa consistente con los datos experimentales recientes.

Este nuevo modelo permitió al grupo de Pietro Faccioli aplicar sus algoritmos innovadores para la predicción confiable de las transiciones conformacionales de proteínas al mecanismo de replicación de priones.

"La disciplina cruzada ha sido la clave -explica Giovanni Spagnolli, primer autor del artículo-. Sin la contribución de los colegas de la física, nunca hubiéramos podido realizar el tipo de cálculo requerido para simular sistemas tan complejos. Por primera vez reconstruimos un mecanismo físicamente plausible de replicación de priones".

Los algoritmos de cálculo que permitieron la reconstrucción de la replicación de priones se derivan de métodos matemáticos de física teórica, formulados originalmente para estudiar los fenómenos del mundo subatómico, como el efecto de tunelización cuántica.

Estos métodos matemáticos se han adaptado aquí para permitir la simulación de procesos biomoleculares complejos, como el plegamiento y la agregación de proteínas, señala Pietro Faccioli.