Las lipoproteínas de baja densidad (LDL), comúnmente conocidas como colesterol malo, han estado durante mucho tiempo en el radar de los científicos como un importante contribuyente a la enfermedad cardíaca. Pero estos alborotadores microscópicos han ocultado sus trabajos internos detrás de un laberinto de complejidad. Es decir, hasta ahora.
En un nuevo estudio publicado en NaturalezaLos investigadores de la Universidad de Missouri, por primera vez, han revelado la forma y estructura específicas de una de las proteínas más importantes pero complicadas del cuerpo: APOB100. Actuando como una especie de exoesqueleto molecular, esta proteína envuelve las partículas de LDL, lo que les permite viajar a través del torrente sanguíneo, encontraron los investigadores.
El descubrimiento puede algún día conducir al diseño de nuevos medicamentos que se dirigen a LDL, proporcionando tratamientos más precisos para el colesterol alto y la enfermedad cardíaca y potencialmente reduciendo los efectos secundarios de medicamentos ampliamente recetados, como las estatinas.
Herramientas principales para una proteína microscópica
Los investigadores Zachary Berndsen y Keith Cassidy fueron reclutados para Mizzou debido a su conocimiento de la microscopía crioelectrónica, una técnica que utiliza electrones para determinar la estructura 3D de las moléculas biológicas.
Esa experiencia, combinada con importantes inversiones de infraestructura en Mizzou, particularmente en el núcleo de microscopía electrónica en el edificio de salud de Roy Blunt NextGen Precision Health, hizo posible su último hallazgo.
«Estos microscopios crioelectrones nos permiten ver las cosas a una resolución mucho más alta que los microscopios tradicionales familiarizados para la mayoría de nosotros», dijo Berndsen, profesor asistente en la Facultad de Medicina MU. «En lugar de solo ver la forma de una célula, por ejemplo, estas herramientas nos permiten ver ahora cómo tienen forma de proteínas individuales, que son miles de veces más pequeñas que una célula típica, y así es como hicimos nuestro descubrimiento reciente. A qué tecnología esta tecnología Los medios para el avance científico son increíbles, y estamos agradecidos de que Mizzou invierte tanto en nosotros como en nuestra investigación «.
Después de que Berndsen, un bioquímico, usó el microscopio crioelectrónico de casi dos pisos de altura para descubrir cómo APOB100 estaba estructurado, su coautor, Cassidy, físico en la Facultad de Artes y Ciencias, pintó una imagen aún más detallada de la proteína de la proteína Utilizando una combinación de inteligencia artificial y la colección de supercomputadoras de alta potencia de Mizzou llamadas Hellbender, que permite a los investigadores procesar grandes cantidades de datos a velocidades récord.
«A menudo pensamos que el colesterol es puramente malo, pero en general es en realidad una molécula muy útil y beneficiosa involucrada en numerosos procesos importantes en todo el cuerpo, como construir hormonas y mantener la fluidez de la membrana celular», Cassidy, profesor asistente de física biológica , dicho. «Al integrar una red neuronal de IA llamada Alfafold con las imágenes de microscopía crioelectrónica, pudimos obtener una imagen aún más detallada y de mayor resolución de la estructura de APOB100. Idealmente, esto puede conducir a tratamientos más específicos que reducen la enfermedad cardíaca -Los riesgos relacionados sin interferir con todos los beneficios que el colesterol trae por todo el cuerpo «.
Ciencia básica, impacto de gran imagen
El descubrimiento no solo ayuda a los investigadores a comprender mejor los aspectos fundamentales del metabolismo de las grasas y el colesterol, sino que también podría conducir al desarrollo de pruebas y tratamiento mejores y más específicos para el colesterol «malo», dijo Berndsen.
«Las formas más comunes de probar los niveles de colesterol actualmente no son muy específicas», dijo. «En el futuro, si podemos probar cuántas copias de este apoB100 hay en su sangre, ese sería un indicador más preciso de riesgo de enfermedad cardíaca».
Tanto Berndsen como Cassidy tienen antecedentes familiares de enfermedad cardíaca, la principal causa de muerte en todo el mundo, por lo que su investigación es personal.
«Estamos tratando de cerrar la brecha entre la ciencia básica que estamos haciendo ahora y los beneficios de salud aplicados en el futuro», dijo Berndsen. «Nuestro trabajo puede ayudar a beneficiar la salud del público en general, por lo que es muy gratificante hacer lo que hacemos».
