Transmissibility, cross-aggregation and toxicity of the bacterial Prion-Like protein Repa-WH1 in cultured mammalian cells

• Autores: Aida Revilla Garcia
• Directores de la Tesis: Rafael Giraldo Suárez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • El estudio actual de las proteínas amiloides está basado principalmente en el interés que éstas presentan desde el punto de vista de la biomedicina. Aunque algunas de estas proteínas desempeñan funciones biológicas beneficiosas (Fowler, DM et al. 2007), muchas presentan citotoxicidad, siendo los agentes causantes de enfermedades degenerativas conocidas como proteinopatías amiloides o amiloidosis, con un origen neurológico (enfermedades de Alzheimer, Parkinson, Huntington o las producidas por priones entre otras) o sistémico (amiloidosis relacionada con la diálisis) (Chiti, F et al. 2017). La patología de estas enfermedades se asocia principalmente con la capacidad intrínseca de determinadas proteínas para plegarse de manera anómala y autoensamblarse formando polímeros fibrilares de naturaleza amiloide (Eisenberg, D et al. 2012). La capacidad de toda proteína amiloide de actuar como una unidad auto-replicativa lo que le confiere su transmisibilidad molecular contribuyendo a su dispersión por el sistema nervioso. Esta propiedad, en origen atribuida en exclusiva al prion PrP, ha hecho que los demás agentes causantes de amiloidosis sean denominados prionoides o “prion-like proteins” (Scheckel, C et al. 2018). La complejidad de los procesos que conducen al desarrollo de proteinopatías amiloides ha impulsado la búsqueda de sistemas modelo más simples que hagan posible su mejor comprensión molecular, celular y de organismo completo. En nuestro laboratorio, se ha abordado el reto de generar por medio de Biología Sintética un sistema modelo útil para dilucidar las bases moleculares de la amiloidosis intracelular de proteínas a partir del dominio WH1 de RepA, una proteína de replicación del plásmido pPS10 de Pseudomonas savastanoi (Giraldo, R et al. 2004).

    Los cambios estructurales que naturalmente experimenta RepA-WH1 al unirse a una secuencia de ADN específica, incrementando su estructura β-laminar y ensamblándose como fibras amiloides (Giraldo, R. 2007), son análogos a los de la proteína del prion de mamíferos PrP, lo que le cualifica como un dispositivo amiloidogénico modulable, tanto in vitro como en Escherichia coli (Giraldo, R et al. 2016). Los estudios anteriores en E. coli mostraron la capacidad de RepA-WH1 de formar inclusiones citoplásmicas heredables que resultan citotóxicas para las bacterias (Gasset-Rosa, F et al. 2014; Molina-Garcia, L et al. 2014), lo que ha permitido clasificar RepA-WH1 como un prionoide. Además, distintas aproximaciones transcriptómicas y proteómicas han contribuido a delinear posibles rutas de citotoxicidad amiloide (Molina-Garcia, L et al. 2017).

    Como prueba de concepto del prionoide bacteriano sintético RepA-WH1 como modelo minimalista de neurodegeneración, en la presente Tesis se ha explorado su citotoxicidad amiloide al ser transferido o expresado en células de mamífero en cultivo, así como su capacidad para nuclear, y consecuente propagar, agregados amiloides en el citoplasma de dichas células. Los resultados obtenidos en esta Tesis demuestran la capacidad de RepA-WH1 de desencadenar también una amiloidosis en células de mamífero en cultivo, tanto murinas como humanas, permitiendo estudiar los paralelismos y especificidades de una proteinopatía en un huésped complejo con relevancia biomédica.