Propietats Amiloidogèniques Del Fragment 185-208 de la Proteïna Priònica Humana. Comparació amb el Pèptid Aβ(1-28) de la Malaltia d'Alzheimer

Abstract

La formació de fibres amiloides és un tret característic dels sistemes nerviosos afectats per malalties com la d'Alzheimer o les priòniques. En els teixits, les fibres es troben associades a les membranes cel·lulars i a elements de la matriu extracel·lular com els glicosaminoglicans. En les diferents malalties amiloidogèniques, pèptids i proteïnes amb una homologia seqüencial molt baixa, donen lloc a la formació d'agregats amiloides, de característiques físico-químiques molt semblants. Aquest fet implica la possibilitat que existeixi un mecanisme comú de formació d'agregats amiloides i, per tant, una possible via d'intervenció comuna a les diferents malalties. En aquest sentit, ha estat descrit recentment un hipotètic motiu estructural d'unió a esfingolípid que seria comú al fragment 1-28 del pèptid &#946; amiloide, relacionat amb la malaltia d'Alzheimer, i el fragment 185-208 de la proteïna priònica humana. A més, les dues seqüències contenen residus d'His, involucrats en possibles motius d'unió a heparina. <br/>El fragment 1-28 del pèptid &#946; amiloide ha estat molt estudiat pel que fa a la seva capacitat per formar fibres amiloides, a la influència de l'heparina en el procés d'agregació i, fins i tot, en la seva capacitat d'interacció amb membranes biològiques. Les propietats amiloidogèniques del fragment 185-208 de la proteïna priònica, en canvi, eren fins ara desconegudes. Combinant l'espectroscòpia d'IR i de fluorescència amb la microscòpia electrònica, hem procedit a la determinació de les característiques amiloidogèniques del fragment priònic. <br/>Els resultats mostren que aquest fragment és capaç de formar fibres amiloides, seguint el característic procés de polimerització nucleada, només en presència d'heparina i de membranes biològiques amb càrrega superficial negativa. Les fibres formades mostren la típica morfologia amiloide. A diferència del fragment 1-28 del pèptid de l'Alzheimer, el fragment priònic és citotòxic, reduint en un 25% la viabilitat cel·lular en una línia de neuroblastoma. Un cop caracteritzat el fragment priònic, s'han estudiat les capacitats anti-amiloidogèniques dels dendrímers, uns polímers ramificats amb càrrega superficial positiva capaços d'interferir en el procés d'agregació amiloide, modulant la formació de fibres.

La formación de fibras amiloides es una característica fundamental de los sistemas nerviosos afectados por la Enfermedad de Alzheimer o las enfermedades priónicas. En estos tejidos, las fibras están asociadas a las membranas celulares y a glicosaminoglicanos. En las diferentes enfermedades amiloidogénicas, péptidos y proteínas con homología secuencial muy baja dan lugar a la formación de agregados amiloides, los cuales tienen características fisicoquímicas muy similares. Este hecho implica la posibilidad de que exista un mecanismo común de formación de este tipo de agregados y, por tanto, una posible via de intervención común a las diferentes patologías. En este sentido, se ha descrito recientemente un hipotético motivo estructural de unión a esfingolípidos que seria común al fragmento 1-28 del péptido &#946; amiloide, relacionado con la enfermedad de Alzheimer, y el fragmento 185-208 de la proteína priónica humana. Además, las dos secuencias contienen residuos de His, involucrados en posibles motivos de unión a heparina. <br/>El fragmento 1-28 del péptido &#946; amiloide ha sido ampliamente estudiado en lo que se refiere a su capacidad de formar fibras amiloides, la influencia de la heparina en su proceso de agregación e, incluso, en su capacidad de interacción con las membranas biológicas. Las propiedades amiloidogénicas del fragmento 185-208 de la proteína priónica humana, en cambio, actualmente eran desconocidas. La combinación de la espectroscopia de IR y de fluorescencia con la microscopia electrónica, nos ha permitido determinar las características amiloidogénicas del fragmento priónico. <br/>Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que este fragmento es capaz de formar fibras amiloides, siguiendo el característico proceso de polimerización nucleada, sólo en presencia de heparina y de membranas biológicas con carga superficial negativa. Las fibras formadas muestran la típica morfología amiloide. A diferencia del fragmento 1-28 del péptido del Alzheimer, el fragmento priónico resulta citotóxico, reduciendo en un 25% la viabilidad celular en una línea celular de neuroblastoma. Una vez caracterizado el fragmento priónico, se han estudiado las propiedades anti-amiloidogénicas de los dendrímeros, unos polímeros ramificados y con carga superficial positiva capaces de interferir en el proceso de agregación amiloide, modulando la formación de fibras.

Amyloid fibril formation is a hallmark of nervous systems affected by Alzheimer's and prion diseases. In both pathologies, fibrils are found associated to cellular membranes and glycosaminoglycans. In this kind of pathologies, amyloid peptides and proteins with very poor sequence homology originate very similar aggregates. This fact implies the possible existence of a common amyloid formation mechanism, and therefore, common pathogenic mechanisms. In this sense, a homologous structural sphingolipid-binding motif has been described for the Alzheimer's peptide A&#946;(1-28) and the human prion protein fragment PrP(185-208). Both sequences contain His residues in a cluster of basic residues proposed as a heparin binding motif.<br/>The A&#946;(1-28) fragment has been widely described as an amyloid peptide and the influence of heparin in its aggregation process and its interaction with cellular membranes have been studied. The amyloidogenic properties of prion fragment were still unknown. In the present work, we have used a combination of spectroscopic techniques (Fourier-Transform Infrared Spectroscoy and Fluorescence Spectroscopy) complemented with electron microscopy in order to characterize PrP(185-208) as an amyloid peptide.<br/>The results show that PrP(185-208) is able to form amyloid aggregates following a nucleation-dependent polymerization only in the presence of heparin or negatively charged model membranes. The formed fibers show the typical amyloid morphology. Whereas A&#946;(1-28) fragment is not toxic, as already known, 25% of the viability cell population in a neuronal cell line is reduced in the presence of PrP(185-208). Once the prion peptide was characterized as an amyloid, we checked the possible anti-amyloid properties of dendrimers, branched and globular polymers with a densely positive surface. Dendrimers ability to interfere with the aggregation process, modulating fibril formation is shown.