Nanomecánica del monómero de tau y desarrollo de una nueva estrategia para su estudio

• Autores: María del Carmen Fernández Ramírez
• Directores de la Tesis: Mariano Sixto Carrion Vazquez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Número de páginas: 138
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Neurociencia por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Las taupatías pertenecen a un grupo de enfermedades neurodegenerativas caracterizadas por la agregación amiloide patológica de la proteína tau. Dado que está involucrada en un gran número de demencias, de las que la Enfermedad de Alzheimer es la más conocida, la comunidad científica ha invertido un gran esfuerzo en su estudio. Desde que fue aislada por primera vez en 1975, se han realizado grandes avances en la comprensión de su papel fisiológico y patológico, habiéndose propuesto diferentes aproximaciones terapéuticas para inhibir su agregación. Sin embargo, sus complejas características estructurales (similares a las de otras proteínas neurotóxicas) la hacen una proteína con la que es muy difícil de trabajar y que, por tanto, dificultan su estudio. Como consecuencia de esta situación, los mecanismos moleculares que desencadenan la agregación patológica de tau aún no han sido descubiertos, lo que se encuentra obviamente vinculado a la carencia de un tratamiento frente a su agregación amiloide.

    La espectroscopía de fuerzas de molécula individual basada en la microscopía de fuerzas atómicas (AFM-SMFS) es una técnica monomolecular que, en combinación con la ingeniería de proteínas, ha permitido que el campo de la “nanomecánica de proteínas” responda a preguntas que hasta ahora no podían ser abordadas. El estudio nanomecánico de tau a nivel de su monómero analiza su comportamiento estructural antes de la agregación y permite discernir aquellos cambios conformacionales primarios subyacentes a dicha formación de amiloide, pudiendo establecer una diana molecular hacia la que dirigir la intervención farmacológica. En esta tesis, gracias al desarrollo del vector pFS-2, específico para el estudio nanomecánico del monómero de Proteínas Intrínsecamente Desordenadas (IDPs), como es el caso de tau, se ha conseguido un exhaustivo análisis comparativo de tau wt y los mutantes proagregantes Δ280K y P301L, causantes de demencia frontotemporal con parkinsonismo ligado al cromosoma 17, en diferentes medios de agregación. Nuestros resultados demuestran que la pérdida de polimorfismo conformacional está directamente relacionada con la agregación, y establecemos un modelo en el que la pérdida de contactos intramoleculares dejaría a los monómeros expandidos permitiendo la interacción entre ellos para formar el dímero de nucleación amiloide. Por otra parte, se consigue discernir el diferente papel de ambas mutaciones en la modulación del comportamiento del monómero.

    Finalmente debemos destacar que el polimorfismo de tau, y en general las proteínas amiloides, genera registros muy heterogéneos y complejos cuyas señales, además, pueden aparecer entremezcladas con los marcadores de monomolecularidad a lo largo del espectro. Esta situación generó muchas dificultades en el análisis, que lo hacen muy dependiente de experto, razón por la cual se ha desarrollado una nueva estrategia para hacer más eficiente y simplificar futuros estudios nanomecánicos de las IDPs en general y de los amiloides en particular. En base a la idea de la protección mecánica de la proteína bajo estudio que representa el fundamento del vector pFS-2, hemos implementado el uso de la cohesina c8C de la proteína modular escafoldina CipC como nuevo módulo portador, cuya estabilidad mecánica es superior a la de los módulos marcadores de monomolecularidad comúnmente utilizados. De esta forma, se consigue que la señal (picos de fuerza) de la proteína problema salga al final de los registros, lejos de la ruidosa zona proximal y tras el módulo portador que actúa como reportero. Esta estrategia permite eliminar la laboriosidad, esfuerzo y falibilidad para investigadores no-expertos en el campo asociada a la selección de registros válidos y a la asignación de picos de fuerza.