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ACTUALIZACIÓN ACTUALIZACIÓN SOBRE SOBRE
NEURODEGENERACIÓNNEURODEGENERACIÓN
Laboratorio de Fisiología de la ConductaLaboratorio de Fisiología de la ConductaNoviembre 2010-Enero 2011Noviembre 2010-Enero 2011
ACTUALIZACIÓN ACTUALIZACIÓN SOBRE SOBRE
NEURODEGENERACIÓNNEURODEGENERACIÓN
Laboratorio de Fisiología de la ConductaLaboratorio de Fisiología de la ConductaNoviembre 2010-Enero 2011Noviembre 2010-Enero 2011
Ximena PáezFacultad de MedicinaULA
Ximena PáezFacultad de MedicinaULA
I. INTRODUCCIÓN
II. PATOGENIA MOLECULAR
III. ENF. NEURODEGENERATIVAS
IV. FUTURO EN PREVENCIÓN, DIAGNÓSTICO y TERAPÉUTICA
I. INTRODUCCIÓN
II. PATOGENIA MOLECULAR
III. ENF. NEURODEGENERATIVAS
IV. FUTURO EN PREVENCIÓN, DIAGNÓSTICO y TERAPÉUTICA
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
ESTRÉS OXIDATIVOESTRÉS OXIDATIVOESTRÉS OXIDATIVOESTRÉS OXIDATIVO
NeurodegeneraciónNeurodegeneraciónNeurodegeneraciónNeurodegeneración
apoptosisapoptosisapoptosisapoptosis
agregación deagregación deproteínasproteínas
agregación deagregación deproteínasproteínas
InflamaciónInflamaciónInflamaciónInflamación
DISFUNCIÓNMITOCONDRIALDISFUNCIÓNMITOCONDRIAL
degradación de proteínas
degradación de proteínas
????microgliamicroglia
ExcitotoxicidadExcitotoxicidad
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
AA sinucleinasinucleinasinucleinasinucleinaHttHtt
SOD1SOD1ProteasomaProteasoma
AutofagiaAutofagia
Ubiquitina
ParkinaParkina
ChaperonasChaperonas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
MECANISMOS CENTRALES
• Estrés oxidativo y Disfunción
mitocondrial
OTROS
• Agregación de proteínas
• Degradación de proteínas• Excitotoxicidad e Inflamación
• Otros
MECANISMOS CENTRALES
• Estrés oxidativo y Disfunción
mitocondrial
OTROS
• Agregación de proteínas
• Degradación de proteínas• Excitotoxicidad e Inflamación
• Otros
II Patogenia molecularII Patogenia molecularII Patogenia molecularII Patogenia molecular
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
La función normal de una proteína requiere que adopte
UNA
CONFORMACIÓN CONFORMACIÓN PARTICULARPARTICULAR
entre muchas posibles,
pero incorrectas
La función normal de una proteína requiere que adopte
UNA
CONFORMACIÓN CONFORMACIÓN PARTICULARPARTICULAR
entre muchas posibles,
pero incorrectas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
http://kabir93.files.wordpress.com/2009/09/800px-protein_folding.png?w=300&h=132
El plegamiento correcto de la proteínaEl plegamiento correcto de la proteína
MAL PLEGAMIENTO y
AGREGACIÓN
son comunes en la mayoría de Enf. Neurodegenerativas
Esto sugiere que,
anormalidades en la homeostasis de Proteínas
contribuyen a la patogénesis
MAL PLEGAMIENTO y
AGREGACIÓN
son comunes en la mayoría de Enf. Neurodegenerativas
Esto sugiere que,
anormalidades en la homeostasis de Proteínas
contribuyen a la patogénesis
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Se necesita determinar el mecanismo de toxicidad
de la proteína mal conformada
Se necesita determinar el mecanismo de toxicidad
de la proteína mal conformada
Aun no se sabe cómo
Proteínas Anormales llevan a
Neurodegeneración
Aun no se sabe cómo
Proteínas Anormales llevan a
Neurodegeneración
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Estado no plegado
Plegado intermedio Estado nativo
Chaperonas Chaperonas
Fragmentos de degradación Protofibrillas
Fibrillas amiloide
ExcesoEnfermedad
Enfermedad
Plegamiento y degradaciónPlegamiento y degradación
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, 891-98,2005
Vía potencial de formación de cuerposde inclusión
Vía potencial de formación de cuerposde inclusión
Cambio de conformaciónmonómero
Cambio de conformaciónmonómero
Asociación de dos o más proteína o partesAsociación de dos o más proteína o partes
Oligómeros IntermediariosProtofibrillas
FibrillasAgregados amorfos
Cuerpos de Inclusión
Oligómeros IntermediariosProtofibrillas
FibrillasAgregados amorfos
Cuerpos de Inclusión
Cuerpos deCuerpos deinclusióninclusión
Agregados Agregados amorfosamorfos
Oligómeros Oligómeros anularesanulares
Oligómeros Oligómeros (3-50 monómeros)(3-50 monómeros)
DímerosDímeros AgregadAgregados os
ProtofibrillasProtofibrillas
FibrillasFibrillas
Forma normal
Forma anormal
MonómerosMonómeros
Protectoras??
Tóxicos??
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones.
Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005
Diferentes monómerosproteínas mal plegadas
MonómeroNativo
Fibrillas
Agregados amorfos
Oligómeros esféricos
Oligómeros anulares
Proteínas CHAPERONASmedian estabilización de monómeros nativoso mal plegamiento en proceso
AGREGADOS DE PROTEÍNASEN
NEURODEGENERACIÓN
AGREGADOS DE PROTEÍNASEN
NEURODEGENERACIÓN
¿Son causa o consecuencia?
¿Son perjudiciales o protectores?
¿Son causa o consecuencia?
¿Son perjudiciales o protectores?
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
1. PROTEÍNAS CHAPERONAS
2. SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMA (UPS)
3. AUTOFAGIA MEDIADA EN LISOSOMA
1. PROTEÍNAS CHAPERONAS
2. SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMA (UPS)
3. AUTOFAGIA MEDIADA EN LISOSOMA
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Defensas que controlan la calidad
de las proteínas
Defensas que controlan la calidad
de las proteínas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
En dos sitios intracelulares
Lisosomas:
• Proteínas extracelulares captadas por endocitosis• Proteínas de superficie de membrana • Proteínas engullidas por autofagosomas
En dos sitios intracelulares
Lisosomas:
• Proteínas extracelulares captadas por endocitosis• Proteínas de superficie de membrana • Proteínas engullidas por autofagosomas
Proteasomas:
• Proteínas endógenas • Proteínas mal plegadas• Proteínas dañadas por otras moléculas en el citosol
Proteasomas:
• Proteínas endógenas • Proteínas mal plegadas• Proteínas dañadas por otras moléculas en el citosol
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
Nature Reviews Molecula Cell Biology 6, 891-98,2005
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010
ChaperonasChaperonas
Endosoma/Endosoma/LisosomaLisosoma ProteasomaProteasomacitoplasma citoplasma núcleonúcleo
MacroautofagiaMacroautofagia
ChaperonasChaperonas
Endosoma/Endosoma/LisosomaLisosoma ProteasomaProteasomacitoplasma citoplasma núcleonúcleo
MacroautofagiaMacroautofagia
Defensas contra agregados de proteínas anormales
Defensas contra agregados de proteínas anormales
Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, 891-98,2005
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
FormaFormaanormalanormal
Forma Forma normal/ normal/
replegadareplegada
Forma Forma normalnormal
ChaperonaChaperona LisosomaLisosoma
Inclusión Inclusión intranuclearintranuclear
MacroMacroautofagiaautofagia
MicrotúbulosMicrotúbulos
ProteolisisNúcleo
RE
Centríolo
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
FALLAS en
detectar y eliminar proteínas mal plegadas puede contribuir
a la neurodegeneración
FALLAS en
detectar y eliminar proteínas mal plegadas puede contribuir
a la neurodegeneración
CHAPERONASCHAPERONASY Y
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
CHAPERONASCHAPERONASY Y
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
http://www.illusionsgallery.com/Stolen-Interview.html
A stolen interview. Edmund Blair Leighton 1888A stolen interview. Edmund Blair Leighton 1888
No son estas…No son estas…
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
http://web.emeraldbiosystems.com/Portals/41722/images//molecular-chaperone-for-protein-crytsallization.jpg
CHAPERONAS
Varias familias de proteínas altamenteconservadas que median el plegamiento correcto de otras proteínas
Se dirigen a proteínas mal plegadas y evitan su agregación
CHAPERONAS
Varias familias de proteínas altamenteconservadas que median el plegamiento correcto de otras proteínas
Se dirigen a proteínas mal plegadas y evitan su agregación
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Chaperonas
Se asocian al polipéptido naciente en el ribosoma, promueven el plegamiento correcto y evitan las interacciones peligrosas con otras proteínas
Chaperonas
Se asocian al polipéptido naciente en el ribosoma, promueven el plegamiento correcto y evitan las interacciones peligrosas con otras proteínas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
PROTEÍNAS CHAPERONA
Facilitan el plegamiento apropiado de proteínas
Se enlazan para estabilizar a proteínas plegadas o parcialmente plegadas
Evitan interacciones inapropiadadas con proteínas vecinas
PROTEÍNAS CHAPERONA
Facilitan el plegamiento apropiado de proteínas
Se enlazan para estabilizar a proteínas plegadas o parcialmente plegadas
Evitan interacciones inapropiadadas con proteínas vecinas
Forma de rosquilla
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Papel de las proteínas chaperonasPapel de las proteínas chaperonas
http://www.als-mda.org/publications/als/images/als14_4/als14-4_chaperone-proteins.jpg
Proteína normal Proteína
dañada
Proteína normal
Chaperona
Sistema de eliminación
Plegamiento y Degradación de ProteínasPlegamiento y Degradación de ProteínasPlegamiento y Degradación de ProteínasPlegamiento y Degradación de Proteínas
ChaperonasChaperonas Sistema Sistema Ubiquitin-Ubiquitin-ProteasomProteasomaa
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Proteínainmadura
Complejo chaperon
a
Conformación madura
Proteína madura
Controlan plegamiento e influyen en degradación Ubiquitinizaci
ón
Proteína ubiquitina
da
Proteasoma
Preoteína
degradada
Chaperoninas o HSPChaperoninas o HSP
Chaperonas pequeñas que trabajan en Chaperonas pequeñas que trabajan en plegamiento de péptidos complejosplegamiento de péptidos complejos
Se disparan con aumento de Se disparan con aumento de temperatura: proteínas temperatura: proteínas heat shock heat shock (HSP) y otros estrés celular como ROS(HSP) y otros estrés celular como ROS
Recuperan las proteínas del daño por Recuperan las proteínas del daño por estrésestrés
Chaperoninas o HSPChaperoninas o HSP
Chaperonas pequeñas que trabajan en Chaperonas pequeñas que trabajan en plegamiento de péptidos complejosplegamiento de péptidos complejos
Se disparan con aumento de Se disparan con aumento de temperatura: proteínas temperatura: proteínas heat shock heat shock (HSP) y otros estrés celular como ROS(HSP) y otros estrés celular como ROS
Recuperan las proteínas del daño por Recuperan las proteínas del daño por estrésestrés
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
CHAPERONAS HSPCHAPERONAS HSPCHAPERONAS HSPCHAPERONAS HSP
Corrigen el plegamientode la proteína al salir del ribosoma
Corrigen el plegamientode la proteína al salir del ribosoma
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
http://sciphu.files.wordpress.com/2008/01/chaperone-illustration.jpg
Chaperonas Heat Shock Proteins HSP
Chaperonas Heat Shock Proteins HSP
Ribosoma
Péptido naciente
HSP70
HSP40
Chaperonina
Proteína madura
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
http://www.nature.com/nrm/journal/v5/n10/fig_tab/nrm1492_F1.html
Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, 781-791, 2004
PROTEÍNAS CHAPERONAPROTEÍNAS CHAPERONA
Se asocian al polipéptido naciente en el ribosoma. La nueva proteína pueden plegarse espontáneamente o ser asistida por chaperonas, o pasan por sistema chaperoninas para plegamiento final
Se asocian al polipéptido naciente en el ribosoma. La nueva proteína pueden plegarse espontáneamente o ser asistida por chaperonas, o pasan por sistema chaperoninas para plegamiento final
Ribosoma
Polipéptido naciente
Polipéptido nativo
Polipéptido nativo
Chaperonas
Célula procariota
Sist.Chaperoninas
http://www.nature.com/nrm/journal/v5/n10/fig_tab/nrm1492_F2.html
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, 781-791, 2004
PROTEÍNAS CHAPERONAPROTEÍNAS CHAPERONA
Ribosoma
Polipéptido naciente
Polipéptido nativo
Polipéptido nativo
En mamíferos las cadenas de polipéptidos nacientessalen de ribosomas y se encuentran con Chaperonas proteínasheat shock HSP70/40o pueden plegarse espontáneamente o pasan por HSP70 o por HSP90
En mamíferos las cadenas de polipéptidos nacientessalen de ribosomas y se encuentran con Chaperonas proteínasheat shock HSP70/40o pueden plegarse espontáneamente o pasan por HSP70 o por HSP90
http://www.nature.com/nrm/journal/v5/n10/fig_tab/nrm1492_F3.html
Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, 781-791, 2004
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
PROTEÍNAS CHAPERONAPROTEÍNAS CHAPERONA
Polipéptido naciente
Polipéptido nativo
Proteasoma
Receptores esteroides
Miosina
Kinasas
Pueden enviar a las proteínas a degradaciónen el sistema Ub- proteasoma
Pueden enviar a las proteínas a degradaciónen el sistema Ub- proteasoma
Funciones de
chaperonas
Funciones de
chaperonas
11. Facilitan
plegamiento
y previenen agregación
2. Regulan: Autofagia
Degradación
proteasomal
Fusión de vesículas
Apoptosis
Signal
transduction
Endocitosis
1. Facilitan
plegamiento
y previenen agregación
2. Regulan: Autofagia
Degradación
proteasomal
Fusión de vesículas
Apoptosis
Signal
transduction
Endocitosis
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones.
Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005
Marcaproteínas para degradación
Previene agregación proteínas
Media degradación por autofagia
Replegamiento proteínas
Traslocan proteínas a través de membrana
Participa en fusión vesicular
Quita cubierta clatrina Disminuy
e ROS
Inhiben cascada apoptótica
Regula su propia expresiónActiva receptor
esteroideo y transcripción
Plegamiento proteínas nuevas
ChaperonaProt. MalplegProt. NativaClatrinaNT
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones.
Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005
Funciones de chaperonasFunciones de chaperonas1. Retira clatrina
2. Inhibe apoptosis
3. Disminuye ROS
4. Plegamiento normal de proteína naciente
5. Media degradación autofágica
6. Repliegan proteínas
7. Evitan agregación de proteínas anormales
8. Envían proteínas anormales a degradación
9. Promueve degradación asociada a RE
10. Participa en fusión de vesículas con membrana
11. Promueve enlace horm. esteroideas al receptor nuclear
12. Regula su expresión
1. Retira clatrina
2. Inhibe apoptosis
3. Disminuye ROS
4. Plegamiento normal de proteína naciente
5. Media degradación autofágica
6. Repliegan proteínas
7. Evitan agregación de proteínas anormales
8. Envían proteínas anormales a degradación
9. Promueve degradación asociada a RE
10. Participa en fusión de vesículas con membrana
11. Promueve enlace horm. esteroideas al receptor nuclear
12. Regula su expresión
SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMASISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMAY Y
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMASISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMAY Y
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNASDEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
SIST. UBIQUITINA-PROTEASOMA
Gran complejo proteolítico que identifica selectivamente y degrada proteínas incorrectas, no reparadas y no queridas
SIST. UBIQUITINA-PROTEASOMA
Gran complejo proteolítico que identifica selectivamente y degrada proteínas incorrectas, no reparadas y no queridas
Sist. Ub-PROTEASOMA (UPS)
Es la vía principal del catabolismode proteínas, importante para el mantenimiento celular y recambio de muchas proteínas reguladoras
Las chaperonas cooperan aquípara mediar degradación de proteínas anormales
Sist. Ub-PROTEASOMA (UPS)
Es la vía principal del catabolismode proteínas, importante para el mantenimiento celular y recambio de muchas proteínas reguladoras
Las chaperonas cooperan aquípara mediar degradación de proteínas anormales
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
UBIQUITINA (Ub)
Proteína que al enlazarse covalentemente a otras proteínas las MARCA para ser degradadas luego en el proteasoma
La ubiquitinización selectiva se realiza por una serie de enzimas que constituye el sistema Ub ligasas
UBIQUITINA (Ub)
Proteína que al enlazarse covalentemente a otras proteínas las MARCA para ser degradadas luego en el proteasoma
La ubiquitinización selectiva se realiza por una serie de enzimas que constituye el sistema Ub ligasas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
FUNCIÓN DEL SISTEMA UPSFUNCIÓN DEL SISTEMA UPS Ubiquitina marca las proteínas para degradación en el proteasoma
El proceso de ubiquitinización es específico y regulado
El complejo proteasoma 26S está presente abundantemente en todas las células
La vía ubiquitina-proteasoma controla la homeostasis de las proteínas en la célula
FUNCIÓN DEL SISTEMA UPSFUNCIÓN DEL SISTEMA UPS Ubiquitina marca las proteínas para degradación en el proteasoma
El proceso de ubiquitinización es específico y regulado
El complejo proteasoma 26S está presente abundantemente en todas las células
La vía ubiquitina-proteasoma controla la homeostasis de las proteínas en la célula
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
VÍA Ub-PROTEASOMAVÍA Ub-PROTEASOMA
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Sustrato Sustrato proteicoproteico
Proteína-UbProteína-UbCpmplejo 26S Cpmplejo 26S protesomaprotesoma
Degradación Degradación proteínasproteínas
MARCAJE DE PROTEÍNAS CON UbMARCAJE DE PROTEÍNAS CON Ub
Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se ligue a Ubligue a Ub
E1E1: : enzima que enzima que activa Ubactiva Ub con gasto de energía con gasto de energía (Gly terminal C de Ub reacciona con Lys (Gly terminal C de Ub reacciona con Lys cadena cadena lateral del sustrato)lateral del sustrato)
E2E2: : enzima que enzima que conjugaconjuga y cataliza la unión de Ub y cataliza la unión de Ub al sustratoal sustrato
E3E3: : enzima ligasa que junto con E2 enzima ligasa que junto con E2 reconocereconoce al al sustratosustrato
MARCAJE DE PROTEÍNAS CON UbMARCAJE DE PROTEÍNAS CON Ub
Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se ligue a Ubligue a Ub
E1E1: : enzima que enzima que activa Ubactiva Ub con gasto de energía con gasto de energía (Gly terminal C de Ub reacciona con Lys (Gly terminal C de Ub reacciona con Lys cadena cadena lateral del sustrato)lateral del sustrato)
E2E2: : enzima que enzima que conjugaconjuga y cataliza la unión de Ub y cataliza la unión de Ub al sustratoal sustrato
E3E3: : enzima ligasa que junto con E2 enzima ligasa que junto con E2 reconocereconoce al al sustratosustrato
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Ubiquitinización de proteínasUbiquitinización de proteínas
Activación Conjugación
Unión al sustratoSustrato poliUb
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7f/Ubiquitylation.png
Selectiva con gasto de energía (E1-E3)Selectiva con gasto de energía (E1-E3)
Enz DUBs
Enz DUBs
Enz DUBs
Enz DUBs
E3 tipo RING
E3 tipo HECT
Proteasoma
SISTEMA Ub-ProteasomaSISTEMA Ub-Proteasoma
Nature Reviews Molecular Cell Biology 10: 104-05, 2009
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Proteína degradada
SISTEMA Ub-ProteasomaSISTEMA Ub-Proteasoma
Sustratos marcados son reconocidos, desdoblados y degradados por el proteasoma
Sustratos marcados son reconocidos, desdoblados y degradados por el proteasoma
activaactiva conjugaconjuga ligaliga
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Proteasoma 26S
Aminoácidos
Ubiquitinización
Degradación
UCH1
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Funciones de UbFunciones de Ub
• Además de marcaje para degradación
• Regula ciclo celular
• Repara ADN
• Participa en embriogénesis
• Regula transcripción
• Apoptosis
• Además de marcaje para degradación
• Regula ciclo celular
• Repara ADN
• Participa en embriogénesis
• Regula transcripción
• Apoptosis
Ub y blancos terapéuticos . San Diego, Enero 2011
PROTEASOMAPROTEASOMA
Gran complejo con múltiples Gran complejo con múltiples subunidadessubunidadesque degrada proteínas celulares que degrada proteínas celulares cuando no se necesitan máscuando no se necesitan más
1 subcomplejo 1 subcomplejo catalítico catalítico 2 subcomplejos 2 subcomplejos reguladoresreguladores
PROTEASOMAPROTEASOMA
Gran complejo con múltiples Gran complejo con múltiples subunidadessubunidadesque degrada proteínas celulares que degrada proteínas celulares cuando no se necesitan máscuando no se necesitan más
1 subcomplejo 1 subcomplejo catalítico catalítico 2 subcomplejos 2 subcomplejos reguladoresreguladores
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Proteaosome_1fnt_side.png
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Proteaosome_1fnt_top.png
ProteasomaProteasomaVisto de arribaVisto de arriba
Extremos: Partículas Reguladorasregulanentrada
Extremos: Partículas Reguladorasregulanentrada
Tubo:Sitios catalíticosdonde se degradala proteína
Tubo:Sitios catalíticosdonde se degradala proteína
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/P/Proteasome.html
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
ProteasomaProteasoma
Parte centralcatalítica
Partícula Reguladora
Partícula Reguladora
Ubiquitina
Proteínano plegada
LA DEGRADACIÓN LA DEGRADACIÓN PROTEICAPROTEICA
** conjugación de múltiples conjugación de múltiples moléculas moléculas de Ub al sustrato, seguida por de Ub al sustrato, seguida por
** proteolisis de la proteína proteolisis de la proteína marcada marcada en el complejo proteasoma 26S en el complejo proteasoma 26S
LA DEGRADACIÓN LA DEGRADACIÓN PROTEICAPROTEICA
** conjugación de múltiples conjugación de múltiples moléculas moléculas de Ub al sustrato, seguida por de Ub al sustrato, seguida por
** proteolisis de la proteína proteolisis de la proteína marcada marcada en el complejo proteasoma 26S en el complejo proteasoma 26S
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
SIST. Ub-PROTEASOMA
SIST. Ub-PROTEASOMA
Degradaciónde proteínas
26S proteasoma
Proteína
Proteína poliUb
Aminoácidos
Conjugación
Degradación de proteína ubiquitinizadaen el proteasoma con gasto de energía Degradación de proteína ubiquitinizadaen el proteasoma con gasto de energía
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Proteína Proteína poliUb
Proteasoma
Proteínadegradada
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Degradación proteína en proteasomaDegradación proteína en proteasoma
Aminoácidos
Presentaciónde antígenos
Proteasoma
Degradación de proteínas
Conjugación con ubiquitina
20S proteosomaProteínas
La proteína-Ub interactúa mayor tiempo con el proteasoma. Esto aumenta la probabilidad de que el proteasoma la
degrade
La proteína-Ub interactúa mayor tiempo con el proteasoma. Esto aumenta la probabilidad de que el proteasoma la
degrade
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Ubiquitinización-degradación en proteasomaUbiquitinización-degradación en proteasoma
Péptidos
26S proteasoma
SubunidadReguladora
(2)
SubunidadCatalítica
(1)
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Sistema Ubiquitina-proteasomaSistema Ubiquitina-proteasoma
26S proteasomaProteína
Proteína poliUb
Péptidos
Degradación proteína en proteasomaDegradación proteína en proteasoma
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
desdoblaje
entrada
clivaje
Salida proteínadegradada
Proteína poliUb 26S proteasoma
Proteínadegradada
Ub libre
Degradación proteína en proteasomaDegradación proteína en proteasoma
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Proteína -Ub
ProteasomaDesUb
Proteolisis
Degradación proteína dentro del proteasomaDegradación proteína dentro del proteasoma
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
BALANCEBALANCE
DEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓNDEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓN
regula regula la cantidad de proteínas la cantidad de proteínas
de la célulade la célula
BALANCEBALANCE
DEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓNDEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓN
regula regula la cantidad de proteínas la cantidad de proteínas
de la célulade la célula
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Ubiquitinización-desubiquitinizaciónUbiquitinización-desubiquitinización
Conjugación 26S Proteasoma
DesconjugaciónDUBs Degradación
Oligopéptidos
Cadena desensamblaje
Ub libre
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Enz DUBs
Enz DUBs
Enz DUBs
Enz DUBs
E3 tipo RING
E3 tipo HECT
Proteasoma
Nature Reviews Molecular Cell Biology 10: 104-05, 2009
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Proteína degradada
Ubiquitinización-desubiquitinizaciónUbiquitinización-desubiquitinización
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Ubiquitinización-DesubiquitinizaciónUbiquitinización-Desubiquitinización
Proteína
Ub pool
Proteasoma
PéptidosPéptidasascitosólicas
Aminoácidos
Enzimas DUBs
Hay enzimas (DUBs) que remueven Ubpara evitar degradación indiscriminada
Hay enzimas (DUBs) que remueven Ubpara evitar degradación indiscriminada
Proteína-Ub
Degradación proteínas por AutofagiaDegradación proteínas por Autofagia
Autofagia es mecanismo de muerte programada que puede estar aumentada en neurodegeneración
También puede ser mecanismo de supervivencia para recuperar nutrientes
Macroautofagia es el principal mecanismo de degradación de organelos y proteínas agregadas
Autofagia es mecanismo de muerte programada que puede estar aumentada en neurodegeneración
También puede ser mecanismo de supervivencia para recuperar nutrientes
Macroautofagia es el principal mecanismo de degradación de organelos y proteínas agregadas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Degradación de Proteínas y
Enf. Neurodegenerativas
Degradación de Proteínas y
Enf. Neurodegenerativas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
ENF. NEURODEGENERATIVAS
* Hay depósitos de proteínas aberrantes Ub positivas
Cuerpos de Lowy: sinucleina + Ub NFT y placas: Tau + Ub
* Que pueden significar intentos fallidos de eliminar proteínas dañadas
* La agregación de estas proteínas parece ser un mecanismo de protección aún no bien conocido
ENF. NEURODEGENERATIVAS
* Hay depósitos de proteínas aberrantes Ub positivas
Cuerpos de Lowy: sinucleina + Ub NFT y placas: Tau + Ub
* Que pueden significar intentos fallidos de eliminar proteínas dañadas
* La agregación de estas proteínas parece ser un mecanismo de protección aún no bien conocido
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
En:
ALZHEIMER, PARKINSON HUNTINGTON, ALS
la capacidad de los sistemas de degradación es excedida ylas proteínas se acumulan
En:
ALZHEIMER, PARKINSON HUNTINGTON, ALS
la capacidad de los sistemas de degradación es excedida ylas proteínas se acumulan
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
En AD, PD, HD y ALS hay alteración de la degradación de proteínas:
- Alteración en chaperonas
- Inhibición del Ups
- Alteración de autofagia de pequeños agregados
Todo esto puede llevar a ND y muerte celular
En AD, PD, HD y ALS hay alteración de la degradación de proteínas:
- Alteración en chaperonas
- Inhibición del Ups
- Alteración de autofagia de pequeños agregados
Todo esto puede llevar a ND y muerte celular
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Chaperonas Y
Neurodegeneración
Chaperonas Y
Neurodegeneración
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
En neurodegeneraciónEn neurodegeneración
Las chaperonas se Las chaperonas se colocalizancolocalizan
con las proteínas aberrantes con las proteínas aberrantes y los componentes del UPSy los componentes del UPS
En neurodegeneraciónEn neurodegeneración
Las chaperonas se Las chaperonas se colocalizancolocalizan
con las proteínas aberrantes con las proteínas aberrantes y los componentes del UPSy los componentes del UPS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
1.1. Bloquean interacciones proteicas Bloquean interacciones proteicas inapropiadasinapropiadas
2.2. Facilitan degradación y Facilitan degradación y sequestraciónsequestración
3.3. Bloquean señales, cascadas que Bloquean señales, cascadas que llevan llevan
a disfunción y muertea disfunción y muerte
1.1. Bloquean interacciones proteicas Bloquean interacciones proteicas inapropiadasinapropiadas
2.2. Facilitan degradación y Facilitan degradación y sequestraciónsequestración
3.3. Bloquean señales, cascadas que Bloquean señales, cascadas que llevan llevan
a disfunción y muertea disfunción y muerte
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Chaperonas neuroprotectoras en NDChaperonas neuroprotectoras en NDChaperonas neuroprotectoras en NDChaperonas neuroprotectoras en ND
Acción de Chaperonassobre toxicidad de Proteínas Anormales
Acción de Chaperonassobre toxicidad de Proteínas Anormales
P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones.Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
1.1. Previenen formación de oligómeros tóxicosPrevienen formación de oligómeros tóxicos
2.2. Aumentan formación de inclusionesAumentan formación de inclusiones
3.3. Aumentan degradación de proteínas: Aumentan degradación de proteínas: proteosoma, RE, lisosomaproteosoma, RE, lisosoma
4.4. Previenen señales de apoptosisPrevienen señales de apoptosis
5.5. Previene inhibición de proteasoma por agregadosPreviene inhibición de proteasoma por agregados
6.6. Suprimen estrés oxidativoSuprimen estrés oxidativo
7.7. Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de agregadosagregados
1.1. Previenen formación de oligómeros tóxicosPrevienen formación de oligómeros tóxicos
2.2. Aumentan formación de inclusionesAumentan formación de inclusiones
3.3. Aumentan degradación de proteínas: Aumentan degradación de proteínas: proteosoma, RE, lisosomaproteosoma, RE, lisosoma
4.4. Previenen señales de apoptosisPrevienen señales de apoptosis
5.5. Previene inhibición de proteasoma por agregadosPreviene inhibición de proteasoma por agregados
6.6. Suprimen estrés oxidativoSuprimen estrés oxidativo
7.7. Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de agregadosagregados
Neuroprotección por chaperonas en NDNeuroprotección por chaperonas en NDNeuroprotección por chaperonas en NDNeuroprotección por chaperonas en ND
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Chaperona HPS 90 y NeurodegeneraciónChaperona HPS 90 y Neurodegeneración
Luo et al. Molecular Neurodegeneration 5:24, 2010
http://www.molecularneurodegeneration.com/content/5/1/24
A. Hsp 90 regula factor transcripción HSF1 que regula respuesta Heat shock en situaciones de estrés Inhibidores Hsp90 activan HSF1
B. Tratamiento con Inhibidor Hsp90 trimeriza HSF1
C. Tratamiento sistémico con Hsp90 inhibidor en ratón tg Alzheimer induce Hsp70
A. Hsp 90 regula factor transcripción HSF1 que regula respuesta Heat shock en situaciones de estrés Inhibidores Hsp90 activan HSF1
B. Tratamiento con Inhibidor Hsp90 trimeriza HSF1
C. Tratamiento sistémico con Hsp90 inhibidor en ratón tg Alzheimer induce Hsp70
A. B.
C.
Inhibición HSP90 = inducción de chaperonas neuroprotectoras
HS
F1
HS
p70
Chaperona HPS 90 y NeurodegeneraciónChaperona HPS 90 y NeurodegeneraciónChaperona HPS 90 y NeurodegeneraciónChaperona HPS 90 y Neurodegeneración
La inhibición de HSP90 produce inducción de la expresión de chaperonas neuroprotectoras Hsp70/Hsp40
La inhibición de HSP90 produce inducción de la expresión de chaperonas neuroprotectoras Hsp70/Hsp40
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
GELDAMICINA
Antibiótico que inhibe a Hsp90 e induce Hsp70En modelo de AD induce aumento de Hsp70 y disminuye cantidad de tau insoluble
GELDAMICINA
Antibiótico que inhibe a Hsp90 e induce Hsp70En modelo de AD induce aumento de Hsp70 y disminuye cantidad de tau insoluble
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Luo et al. Molecular Neurodegeneration 5:24, 2010
http://www.molecularneurodegeneration.com/content/5/1/24
Chaperona HPS 90 y NeurodegeneraciónChaperona HPS 90 y Neurodegeneración
A. La estabilidad funcional de estas proteínas aberrantes probablemente requiere mecanismos buffering como los ofrecidos por Hsp90 Esta actividad aberrante desarrolla dependencia de Hsp90 y promueve progresión de la enfermedad
A. La estabilidad funcional de estas proteínas aberrantes probablemente requiere mecanismos buffering como los ofrecidos por Hsp90 Esta actividad aberrante desarrolla dependencia de Hsp90 y promueve progresión de la enfermedad
B. La inhibición farmacológica de Hsp90 resulta en inactivación o degradación vía proteasoma de las proteínas reguladas por Hsp90
B. La inhibición farmacológica de Hsp90 resulta en inactivación o degradación vía proteasoma de las proteínas reguladas por Hsp90
Degradación
Inhibición Hsp90 = reducción en actividad y expresión de proteínas aberrantes
A.
B.
AD
PD DFT yparkinsonismo
InhibidorHsp90
InhibidorHsp90
Estabilización estructura y activación función
Progresión enfermedad
Proteasoma
Chaperona HPS 90 y Chaperona HPS 90 y NeurodegeneraciónNeurodegeneraciónChaperona HPS 90 y Chaperona HPS 90 y NeurodegeneraciónNeurodegeneración
La inhibición de HSP90 produce reducción de la actividad y expresión de proteínas aberrantes
La inhibición de HSP90 produce reducción de la actividad y expresión de proteínas aberrantes
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
La utilidad de Inhibidores de Hsp90 como agentes clínicos dependerá de su efecto a dosis no toxicas a largo plazo
La utilidad de Inhibidores de Hsp90 como agentes clínicos dependerá de su efecto a dosis no toxicas a largo plazo
CHAPERONAS (HSP) protectoras
AD: disminuyen hiperfosforilación de tau
PD: disminuyen sinucleina agregada
ALS: aumento de Hsp enlentece progresión de enfermedad
poliQ: suprime formación de cuerpos de inclusión
CHAPERONAS (HSP) protectoras
AD: disminuyen hiperfosforilación de tau
PD: disminuyen sinucleina agregada
ALS: aumento de Hsp enlentece progresión de enfermedad
poliQ: suprime formación de cuerpos de inclusión
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
CHAPERONAS enCHAPERONAS en Alzheimer Alzheimer
Disminuyen hiperfosforilación de tauDisminuyen hiperfosforilación de tauAumentan tau desfosforiladaAumentan tau desfosforiladaSuprimen muerte mediada por tauSuprimen muerte mediada por tau
CHAPERONAS enCHAPERONAS en Parkinson Parkinson
Pueden aumentar replegamiento y/oPueden aumentar replegamiento y/opromover degradación de promover degradación de sinucleinasinucleinaSobreexpresión de Hsp disminuye Sobreexpresión de Hsp disminuye sinucleinasinucleinaoxidada insolubleoxidada insoluble
CHAPERONAS enCHAPERONAS en Alzheimer Alzheimer
Disminuyen hiperfosforilación de tauDisminuyen hiperfosforilación de tauAumentan tau desfosforiladaAumentan tau desfosforiladaSuprimen muerte mediada por tauSuprimen muerte mediada por tau
CHAPERONAS enCHAPERONAS en Parkinson Parkinson
Pueden aumentar replegamiento y/oPueden aumentar replegamiento y/opromover degradación de promover degradación de sinucleinasinucleinaSobreexpresión de Hsp disminuye Sobreexpresión de Hsp disminuye sinucleinasinucleinaoxidada insolubleoxidada insoluble
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Chaperonas y neurotoxicidad sinucleinaChaperonas y neurotoxicidad sinucleina
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Nature Review Neuroscience 4: 727-38, 2003
sinucleinaoligómeros
ChaperonaConfiguracionesNo tóxicas sinucleina
Interacción con potenciales proteínas neurotóxicas
Cuerpos Lewy
Depleciónde chaperona
Muerte N. DADéficit motor
1. Podrían alterar la conformación de oligómeros tóxicos y reducir toxicidad por cambios en la estructura de la proteína
2. Al modular sinucleina impiden su interacción con otras proteínas neurotóxicas que activan vías de muerte
3. Pueden quedar secuestradas en cuerpos de Lewy, lo que las depleta y puede llevar a muerte celular
1. Podrían alterar la conformación de oligómeros tóxicos y reducir toxicidad por cambios en la estructura de la proteína
2. Al modular sinucleina impiden su interacción con otras proteínas neurotóxicas que activan vías de muerte
3. Pueden quedar secuestradas en cuerpos de Lewy, lo que las depleta y puede llevar a muerte celular
Nature Review Neuroscience 4: 727-38, 2003
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Chaperonas y ParkinsonChaperonas y Parkinson
El aumento de Hsp suprime la formación El aumento de Hsp suprime la formación de PoliQ y cuerpos de inclusión y su de PoliQ y cuerpos de inclusión y su toxicidadtoxicidad
Las chaperonas aumentan solubilidad de Las chaperonas aumentan solubilidad de cuerpos de inclusión, por tanto la cuerpos de inclusión, por tanto la neuroprotección podría relacionarse más neuroprotección podría relacionarse más con alteraciones bioquímicas que con alteraciones bioquímicas que morfológicas y cuerpos de inclusiónmorfológicas y cuerpos de inclusión
El aumento de Hsp suprime la formación El aumento de Hsp suprime la formación de PoliQ y cuerpos de inclusión y su de PoliQ y cuerpos de inclusión y su toxicidadtoxicidad
Las chaperonas aumentan solubilidad de Las chaperonas aumentan solubilidad de cuerpos de inclusión, por tanto la cuerpos de inclusión, por tanto la neuroprotección podría relacionarse más neuroprotección podría relacionarse más con alteraciones bioquímicas que con alteraciones bioquímicas que morfológicas y cuerpos de inclusiónmorfológicas y cuerpos de inclusión
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
CHAPERONAS enCHAPERONAS en Huntington Huntington (Enf. PoliQ)(Enf. PoliQ)
Conversión de poliQ monómeros a conformación sheet seguido de oligomerización y formación de fibrillas amiloide
Hsp70/40 previenen cambio de conformación y formación de agregados
Hsp104 a baja concentración promueve conversión asheet, pero a alta puede disociar los oligómeros solubles enlenteciendo la
agregación
Conversión de poliQ monómeros a conformación sheet seguido de oligomerización y formación de fibrillas amiloide
Hsp70/40 previenen cambio de conformación y formación de agregados
Hsp104 a baja concentración promueve conversión asheet, pero a alta puede disociar los oligómeros solubles enlenteciendo la
agregación
Acción de chaperonas y Agregación poliQAcción de chaperonas y Agregación poliQa
No tóxicos
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Agregados
Proteína monomérica
Monómerosheet
Oligómerosheet
Intermediariostóxicos
Fibrillasamiloide
Hsp70/40Hsp70/40
Toxicidad mediada por poliQ y supresión por chaperonasToxicidad mediada por poliQ y supresión por chaperonas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Factores esenciales de transcripción
Reclutamiento Disfunción celular
PoliQ monomérico
PoliQ intermediarios
PoliQ Fibrilar agregado
PoliQ monomérico PoliQ
intermediariosPoliQ
Fibrilar agregado
El sistema Ub-proteasoma
Inhibición Disfunción celular
Degradación
Disregulación de la
transcripción
Inhibición del Ups
CHAPERONAS enCHAPERONAS en ALS ALS
En motoneuronas ALS no hay aumento de Hsp En motoneuronas ALS no hay aumento de Hsp en respuesta al estrésen respuesta al estrés
Esto lleva a aumentar proteínas oxidadas Esto lleva a aumentar proteínas oxidadas dañadas resistentes a la degradación lo que dañadas resistentes a la degradación lo que llevaría a degeneración selectiva de llevaría a degeneración selectiva de motoneuronasmotoneuronas
La inyección de vectores con Hsp y SOD mut La inyección de vectores con Hsp y SOD mut en motoneuronas disminuye la toxicidad de en motoneuronas disminuye la toxicidad de SOD mut y aumenta la sobrevidaSOD mut y aumenta la sobrevida
CHAPERONAS enCHAPERONAS en ALS ALS
En motoneuronas ALS no hay aumento de Hsp En motoneuronas ALS no hay aumento de Hsp en respuesta al estrésen respuesta al estrés
Esto lleva a aumentar proteínas oxidadas Esto lleva a aumentar proteínas oxidadas dañadas resistentes a la degradación lo que dañadas resistentes a la degradación lo que llevaría a degeneración selectiva de llevaría a degeneración selectiva de motoneuronasmotoneuronas
La inyección de vectores con Hsp y SOD mut La inyección de vectores con Hsp y SOD mut en motoneuronas disminuye la toxicidad de en motoneuronas disminuye la toxicidad de SOD mut y aumenta la sobrevidaSOD mut y aumenta la sobrevida
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
ARIMOCLOMOLARIMOCLOMOL
Droga experimental que activa la respuesta Droga experimental que activa la respuesta heat shockheat shock con producción de Hsp 70 y enlentece la progresión con producción de Hsp 70 y enlentece la progresión en modelos animales ALS en modelos animales ALS
Hsp disminuye la toxicidad de SOD1 mutanteHsp disminuye la toxicidad de SOD1 mutanteen modelos ALSen modelos ALS
ARIMOCLOMOLARIMOCLOMOL
Droga experimental que activa la respuesta Droga experimental que activa la respuesta heat shockheat shock con producción de Hsp 70 y enlentece la progresión con producción de Hsp 70 y enlentece la progresión en modelos animales ALS en modelos animales ALS
Hsp disminuye la toxicidad de SOD1 mutanteHsp disminuye la toxicidad de SOD1 mutanteen modelos ALSen modelos ALS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Sistema Ub-Proteasoma y Neurodegeneración
Sistema Ub-Proteasoma y Neurodegeneración
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
http://www.nature.com/nrn/journal/v8/n7/fig_tab/nrn2168_F3.htmlF.M LaFerla et al. Nature Reviews Neuroscience 8, 499-509, 2007
Aintracelular o captado del exterior:
• Inhibe proteosoma
• Causa tau hiperfosf.
• Alteración mitocondria
• Disfunción Ca++i
• Disfunción sináptica
Aintracelular o captado del exterior:
• Inhibe proteosoma
• Causa tau hiperfosf.
• Alteración mitocondria
• Disfunción Ca++i
• Disfunción sináptica
ovillos
Tau-hiperP
ProteasomaDisfunción Sináptica
Disfunción Ca++
Placas
Mitocondria
Degradación de Proteínasy Alzheimer
Degradación de Proteínasy Alzheimer
Además de: Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial
Existe, Déficit estructural y funcional del UPS con agregación de sinucleina anormal
Además de: Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial
Existe, Déficit estructural y funcional del UPS con agregación de sinucleina anormal
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Degradación de Proteínas y ParkinsonDegradación de Proteínas y Parkinson
En tg modelos de PD el aumento de expresión de chaperonas revierte déficit funcional del UPS
Inhibición del Complejo Mitocondrial IInhibición del Complejo Mitocondrial I
Agregación de Agregación de sinucleinasinucleina
Inhibición del UPSInhibición del UPS
Falla en degradación de proteínasFalla en degradación de proteínas
Muerte N. DAMuerte N. DA
Inhibición del Complejo Mitocondrial IInhibición del Complejo Mitocondrial I
Agregación de Agregación de sinucleinasinucleina
Inhibición del UPSInhibición del UPS
Falla en degradación de proteínasFalla en degradación de proteínas
Muerte N. DAMuerte N. DA
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Degradación de proteínas y ParkinsonDegradación de proteínas y Parkinson
La sobreexpresión de La sobreexpresión de sinucleina sinucleina agregada agregada inhibeinhibe al proteasoma al proteasoma
Las N. DA parecen ser Las N. DA parecen ser especialmente vulnerables a especialmente vulnerables a inhibición del proteasomainhibición del proteasoma
La sobreexpresión de La sobreexpresión de sinucleina sinucleina agregada agregada inhibeinhibe al proteasoma al proteasoma
Las N. DA parecen ser Las N. DA parecen ser especialmente vulnerables a especialmente vulnerables a inhibición del proteasomainhibición del proteasoma
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Degradación de proteínas y ParkinsonDegradación de proteínas y Parkinson
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
DEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSONDEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSONDEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSONDEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSON
Disfunción Disfunción complejo Icomplejo I
Radicales Radicales libreslibresATPATP
DespolarizaciónDespolarizaciónneuronalneuronal
ExcitaciónExcitaciónExcitotóxicaExcitotóxicaRNMDARNMDA
Agregación Agregación sinucleina sinucleina
Disfunción Disfunción proteasomaproteasoma
Proteasoma activoProteasoma activo
SOBREVIDASOBREVIDAMuerte Muerte neuronalneuronal
Mutaciones en Parkinson familiar
Además de mutaciones de SINUCLEINA existen mutaciones
PARKINA: proteína como ligasa E3 DJ1: proteína como chaperona UCHL-1: Ub C terminal hidrolasa (DUBs)
Estas 3 se relacionan con los sistemas de regulación de calidad de proteínas
Mutaciones en Parkinson familiar
Además de mutaciones de SINUCLEINA existen mutaciones
PARKINA: proteína como ligasa E3 DJ1: proteína como chaperona UCHL-1: Ub C terminal hidrolasa (DUBs)
Estas 3 se relacionan con los sistemas de regulación de calidad de proteínas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010
DEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSONDEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSONDEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSONDEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSON
PARKINA
Participa en detoxificación de proteínas acumuladas por rescatar la función UPSParkina parece actuar sólo sobre sinucleina aberrante y su efecto protector parece ser rescatar la función UPS
PARKINA
Participa en detoxificación de proteínas acumuladas por rescatar la función UPSParkina parece actuar sólo sobre sinucleina aberrante y su efecto protector parece ser rescatar la función UPS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
La pérdida de sus funciones puede reducir la habilidad de la célula para lidiar con la disfunción del proteasoma
DJ1
Participa en detoxificación de proteínas por su función de chaperona putativa
DJ1
Participa en detoxificación de proteínas por su función de chaperona putativa
Nature Reviews Neuroscience 7, 207-219, 2006
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Vía Ubiquitina Vía Mitocondrial sinucleinaProteínas
Estrés oxidativo
Proteínas malplegadas
Sistema Ub-proteasoma
Degradación de Proteínas en Parkinson
Degradación de Proteínas en Parkinson
Proteasoma
Degra-dación
Envejecimiento?
Disfunción o disminución ATP
Ovillo
Tau-P
sinucleina-P
Envejecimiento
ROS
Muertecelular
ATP UPS
Protofibrillas
DJ1
Parkina
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Mutaciones genéticas en Parkinson que llevan a mal plegamientoy alteración de las vías de degradación de proteínas
Mutaciones genéticas en Parkinson que llevan a mal plegamientoy alteración de las vías de degradación de proteínas
Nature Medicine 10: S58-S62, 2004
Proteína malplegadaVías de degradación Proteína degradada
Proteína normal
Muerte celular
Ub marca Htt para degrada-ción
Agregados se
acumulan
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Agregados htt inhiben proteosom
a
Htt mut forma
agregados
HD
NormalSe produceuna proteína mal plegada
Ub marca la proteína anormal
La proteína es plegadao degradada
Degradación de proteínas en HuntingtonDegradación de proteínas en Huntington
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
• Chaperonas
• Sistema Ub-proteosoma
• Autofagia
• Chaperonas
• Sistema Ub-proteosoma
• Autofagia
Degradación de proteínasDegradación de proteínas
Es una importante vía de Es una importante vía de degradación de organelos y degradación de organelos y proteínas intracelulares y proteínas intracelulares y también de proteínas también de proteínas agregadasagregadas
Es una importante vía de Es una importante vía de degradación de organelos y degradación de organelos y proteínas intracelulares y proteínas intracelulares y también de proteínas también de proteínas agregadasagregadas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
AUTOFAGIA EN LISOSOMAAUTOFAGIA EN LISOSOMAAUTOFAGIA EN LISOSOMAAUTOFAGIA EN LISOSOMA
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Generation of Tau aggregates and clearance by autophagy in an inducible cell modelof tauopathyNeurodegenerative Diseases 7: 103-07, 2010
La agregación de tau va precedida de proceso proteolítico que genera fragmentos de alta amiloidogenicidad, mientras más cortos más se agregan
La agregación de tau va precedida de proceso proteolítico que genera fragmentos de alta amiloidogenicidad, mientras más cortos más se agregan
Agregados de tau se eliminan más por autofagia que por Ups
Al inhibir autofagia con 3-MA hay mayor acúmulo de agregados
Al inhibir proteasomas con MG 32 no hay cambios significantes
Agregados de tau se eliminan más por autofagia que por Ups
Al inhibir autofagia con 3-MA hay mayor acúmulo de agregados
Al inhibir proteasomas con MG 32 no hay cambios significantes
Degradación de Tau y AutofagiaDegradación de Tau y Autofagia
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Generation of Tau aggregates and clearance by autophagy in an inducible cell modelof tauopathyNeurodegenerative Diseases 7: 103-07, 2010
Se puede revertir la agregación con estimulantes de autofagia Se puede revertir la agregación con estimulantes de autofagia
Degradación de Tau y AutofagiaDegradación de Tau y Autofagia
RAPAMICINAInhibe el complejo enzimático mTOR que inhibe autofagia, por tanto, estimula autofagia
RAPAMICINAInhibe el complejo enzimático mTOR que inhibe autofagia, por tanto, estimula autofagia
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
II Mecanismos patogénicos II Mecanismos patogénicos molecularesmolecularesII Mecanismos patogénicos II Mecanismos patogénicos molecularesmoleculares
Continua...Continua...
• Agregación de proteínas
• Degradación de proteínas
• Excitotoxicidad e Inflamación
• Alteración homeostasis de metales
• Óxido nítrico y acción de proteínas como priones
• Agregación de proteínas
• Degradación de proteínas
• Excitotoxicidad e Inflamación
• Alteración homeostasis de metales
• Óxido nítrico y acción de proteínas como priones
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Es Navidad de nuevo. 1907 Carl Larsson
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011
Noche de Navidad 1904-1905 Carl Larsson