Un ojo de larva de mosca bajo el microscopio: las neuronas especializadas en su interior se han hecho para sobreexpresar la proteína Tom40 que emite una fluorescencia roja. Crédito: Agalya Periasamy / WEHI
Los investigadores han utilizado moscas de la fruta para descifrar una conexión inexplicable entre la enfermedad de Alzheimer y una variación genética, revelando que causa la muerte de las neuronas.
Los hallazgos del equipo dirigido por el Instituto Walter y Eliza Hall (WEHI) descubren una posible causa de la neurodegeneración en las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer y abren la puerta para el desarrollo futuro de nuevos tratamientos para enfermedades cognitivas.
El estudio, «Un aumento en la TOM mitocondrial activa la apoptosis para impulsar la neurodegeneración de la retina», con colaboradores de la Universidad Nacional de Australia, se publica en Informes científicos.
Se cree que más de 55 millones de personas en todo el mundo viven con la enfermedad de Alzheimer u otras formas de demencia. En Australia, hay hasta 487.500 personas que viven con demencia. No existe una cura conocida para la enfermedad, pero la intervención temprana puede ayudar a prevenir la progresión de la enfermedad.
La nueva investigación mejora nuestro conocimiento sobre cómo la muerte celular y las vías de control de calidad están involucradas en la neurodegeneración y revela objetivos potenciales para la intervención temprana en condiciones cognitivas.
Brecha en la investigación de la demencia
Existe un fuerte vínculo genético entre los niveles elevados del gen TOMM40 mitocondrial y la enfermedad de Alzheimer, pero se desconocen en gran medida los mecanismos que subyacen a este fenómeno. Esta conexión ha sido difícil de desenredar porque este gen es vecino del «gen de Alzheimer» (ApoE), el predictor más fuerte de la aparición tardía de la enfermedad de Alzheimer. Pero un trabajo reciente ha demostrado que una variación genética que causa la sobreproducción de TOMM40 puede provocar la contracción del cerebro, independientemente del gen del Alzheimer.
La investigadora principal, la Dra. Agalya Periasamy, dijo que los hallazgos despertaron la curiosidad del equipo, lo que los llevó a investigar cómo demasiado TOMM40 causa la neurodegeneración subyacente a la enfermedad de Alzheimer.
«Si podemos desempacar esto, podríamos encontrar una nueva forma de intervenir en el proceso para evitar que las neuronas mueran», dijo el Dr. Periasamy. «Actualmente, no tenemos buenos tratamientos para el Alzheimer y necesitamos urgentemente nuevas opciones. Nuestra investigación ofrece una posible vía alternativa para el desarrollo de intervenciones terapéuticas muy necesarias para esta devastadora enfermedad».
modelo de mosca de la fruta
El equipo de WEHI y la Universidad Nacional de Australia utilizó un modelo común de enfermedad neurodegenerativa, la mosca de la fruta, para explorar las posibles conexiones entre los niveles elevados de TOMM40 y el Alzheimer. Los ojos de las moscas de la fruta contienen células llamadas fotorreceptores que son neuronas especializadas, lo que las hace ideales para la investigación sobre la neurodegeneración.
Para investigar cómo se vinculaba una sobreabundancia de TOMM40 con la neurodegeneración, el equipo modificó genéticamente moscas de la fruta para producir demasiada proteína Tom40, la proteína producida por el gen TOMM40, y observó el efecto.
Encontraron que enriquecer la proteína causaba una marcada muerte celular en la retina, con la cantidad de degeneración correspondiente al nivel de la proteína.
Después de buscar la causa de la muerte del tejido ocular, el Dr. Periasamy encontró evidencia de un tipo específico de muerte celular llamada apoptosis, típicamente involucrada en el recambio y mantenimiento celular regular.
«Observamos los ojos de las larvas de mosca bajo el microscopio y encontramos un aumento en una proteína que marca la activación de la apoptosis, llamada ‘caspasa-3’ en humanos. Esto nos confirmó que la apoptosis era el eslabón perdido que buscábamos. » ella dijo.
Complejo proteico TOM y muerte celular
Tom40 es parte de un complejo de proteínas más grande llamado «TOM» que se ensambla en las mitocondrias, donde su función principal es importar proteínas esenciales.
El equipo investigó el impacto del exceso de Tom40 y descubrió que la formación del complejo TOM se aceleró. Esto arroja el equilibrio en las mitocondrias y activa la apoptosis.
«Si bien los datos muestran que el desencadenante de la muerte celular es una sobreabundancia del ensamblaje TOM, no encontramos evidencia de que la importación de proteínas estuviera involucrada en la neurodegeneración», dijo la investigadora principal, la Dra. Jacqui Gulbis. «Nuestros hallazgos identifican un nuevo punto de entrada en las vías de control de calidad de las células que podrían dirigirse para interrumpir la neurodegeneración inducida por TOMM40.
«Si bien esta investigación aún se encuentra en sus primeras etapas, será emocionante explorar y aprovechar la relación entre la apoptosis ligada a TOMM40 y la enfermedad de Alzheimer para sentar las bases para el desarrollo de nuevas terapias para las afecciones cognitivas».
Agalya Periasamy et al, un aumento en la TOM mitocondrial activa la apoptosis para impulsar la neurodegeneración de la retina, Informes científicos (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-23280-z
Citación: Las moscas de la fruta ayudan a los investigadores a decodificar el vínculo genético con la enfermedad de Alzheimer (9 de enero de 2023) consultado el 10 de enero de 2023 en https://medicalxpress.com/news/2023-01-fruit-flies-decode-genetic-link.html
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