Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Presentación del tema: "Laboratorio de Fisiología de la Conducta"— Transcripción de la presentación:

1 Laboratorio de Fisiología de la Conducta
ACTUALIZACIÓN SOBRE NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta Noviembre 2010-Enero 2011 Ximena Páez Facultad de Medicina ULA

2 ENF. NEURODEGENERATIVAS
INTRODUCCIÓN PATOGENIA MOLECULAR ENF. NEURODEGENERATIVAS FUTURO EN PREVENCIÓN, DIAGNÓSTICO y TERAPÉUTICA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

3 ? Ab Htt microglia Neurodegeneración apoptosis degradación de
Parkina a sinucleina Neurodegeneración DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL ESTRÉS OXIDATIVO microglia ? apoptosis degradación de proteínas agregación de proteínas Inflamación Chaperonas Autofagia Excitotoxicidad SOD1 Ubiquitina Proteasoma X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

4 II Patogenia molecular
MECANISMOS CENTRALES Estrés oxidativo y Disfunción mitocondrial OTROS Agregación de proteínas Degradación de proteínas Excitotoxicidad e Inflamación Otros X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

5 DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

6 CONFORMACIÓN PARTICULAR
La función normal de una proteína requiere que adopte UNA CONFORMACIÓN PARTICULAR entre muchas posibles, pero incorrectas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

7 El plegamiento correcto de la proteína
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

8 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

9 llevan a Neurodegeneración
Aun no se sabe cómo Proteínas Anormales llevan a Neurodegeneración Se necesita determinar el mecanismo de toxicidad de la proteína mal conformada X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

10 Plegamiento y degradación
Plegado intermedio Estado nativo Estado no plegado Chaperonas Chaperonas Fragmentos de degradación Protofibrillas Exceso Enfermedad Fibrillas amiloide Enfermedad X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

11 Vía potencial de formación de cuerpos de inclusión Forma normal Forma
Monómeros Forma anormal Vía potencial de formación de cuerpos de inclusión Dímeros Agregados Cambio de conformación monómero Oligómeros (3-50 monómeros) Asociación de dos o más proteína o partes Protofibrillas Oligómeros Intermediarios Protofibrillas Fibrillas Agregados amorfos Cuerpos de Inclusión Oligómeros anulares Fibrillas Agregados amorfos Cuerpos de inclusión Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, ,2005 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

12 Tóxicos?? Protectoras?? Diferentes monómeros proteínas mal plegadas
Oligómeros anulares Oligómeros esféricos Monómero Nativo Agregados amorfos Proteínas CHAPERONAS median estabilización de monómeros nativos o mal plegamiento en proceso Fibrillas Protectoras?? P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones. Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

13 AGREGADOS DE PROTEÍNAS
NEURODEGENERACIÓN ¿Son causa o consecuencia? ¿Son perjudiciales o protectores? X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

14 Defensas que controlan la calidad
de las proteínas PROTEÍNAS CHAPERONAS SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMA (UPS) AUTOFAGIA MEDIADA EN LISOSOMA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

15 DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
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 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

16 Defensas contra agregados de proteínas anormales
Microtúbulos Forma normal/ replegada Chaperonas Endosoma/ Lisosoma Proteasoma citoplasma núcleo Macroautofagia Forma anormal Macro autofagia Centríolo Forma normal Chaperona Lisosoma Inclusión intranuclear Núcleo Proteolisis Nature Reviews Molecula Cell Biology 6, ,2005 RE Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, ,2005 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

17 detectar y eliminar proteínas mal plegadas puede contribuir
FALLAS en detectar y eliminar proteínas mal plegadas puede contribuir a la neurodegeneración X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

18 DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
CHAPERONAS Y DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

19 No son estas… A stolen interview. Edmund Blair Leighton 1888
molecular-chaperone-for-protein-crytsallization.jpg A stolen interview. Edmund Blair Leighton 1888 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

20 CHAPERONAS Varias familias de proteínas altamente
conservadas que median el plegamiento correcto de otras proteínas Se dirigen a proteínas mal plegadas y evitan su agregación X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

21 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

22 Facilitan el plegamiento apropiado de proteínas
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

23 Papel de las proteínas chaperonas
normal Proteína normal Proteína dañada Sistema de eliminación X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

24 Proteína ubiquitinada
Plegamiento y Degradación de Proteínas Chaperonas Sistema Ubiquitin- Proteasoma Proteína inmadura Controlan plegamiento e influyen en degradación Ubiquitinización Complejo chaperona Proteína ubiquitinada Proteasoma Conformación madura Proteína madura Preoteína degradada X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

25 Chaperoninas o HSP Chaperonas pequeñas que trabajan en plegamiento de péptidos complejos Se disparan con aumento de temperatura: proteínas heat shock (HSP) y otros estrés celular como ROS Recuperan las proteínas del daño por estrés X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

26 CHAPERONAS HSP Chaperonas Heat Shock Proteins HSP Corrigen el
Ribosoma Chaperonas Heat Shock Proteins HSP HSP70 Péptido naciente HSP40 Corrigen el plegamiento de la proteína al salir del ribosoma Chaperonina Proteína madura X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

27 PROTEÍNAS CHAPERONA Ribosoma 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 Chaperonas Polipéptido naciente Polipéptido nativo Sist. Chaperoninas Célula procariota Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, , 2004 fig_tab/nrm1492_F1.html Polipéptido nativo X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

28 PROTEÍNAS CHAPERONA En mamíferos las cadenas de polipéptidos nacientes
Ribosoma PROTEÍNAS CHAPERONA Polipéptido naciente En mamíferos las cadenas de polipéptidos nacientes salen de ribosomas y se encuentran con Chaperonas proteínas heat shock HSP70/40 o pueden plegarse espontáneamente o pasan por HSP70 o por HSP90 Polipéptido nativo Polipéptido nativo Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, , 2004 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

29 PROTEÍNAS CHAPERONA Pueden enviar a las proteínas a degradación
Polipéptido naciente PROTEÍNAS CHAPERONA Polipéptido nativo Protea soma Pueden enviar a las proteínas a degradación en el sistema Ub- proteasoma Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, , 2004 fig_tab/nrm1492_F3.html Receptores esteroides Miosina Kinasas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

30 Inhiben cascada apoptótica
Funciones de chaperonas Chaperona Prot. Malpleg Prot. Nativa Clatrina NT Inhiben cascada apoptótica Quita cubierta clatrina Disminuye ROS 1. Facilitan plegamiento y previenen agregación 2. Regulan: Autofagia Degradación proteasomal Fusión de vesículas Apoptosis Signal transduction Endocitosis 1 Traslocan proteínas a través de membrana Media degradación por autofagia Replegamiento proteínas Plegamiento proteínas nuevas Previene agregación proteínas Marca proteínas para degradación Participa en fusión vesicular Regula su propia expresión Activa receptor esteroideo y transcripción P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones. Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

31 Funciones de chaperonas
Retira clatrina Inhibe apoptosis Disminuye ROS Plegamiento normal de proteína naciente Media degradación autofágica Repliegan proteínas Evitan agregación de proteínas anormales Envían proteínas anormales a degradación Promueve degradación asociada a RE Participa en fusión de vesículas con membrana Promueve enlace horm. esteroideas al receptor nuclear Regula su expresión P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones. Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

32 SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMA Y DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

33 SIST. UBIQUITINA-PROTEASOMA
Gran complejo proteolítico que identifica selectivamente y degrada proteínas incorrectas, no reparadas y no queridas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

34 Sist. Ub-PROTEASOMA (UPS)
Es la vía principal del catabolismo de proteínas, importante para el mantenimiento celular y recambio de muchas proteínas reguladoras Las chaperonas cooperan aquí para mediar degradación de proteínas anormales X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

35 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

36 FUNCIÓN 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

37 VÍA Ub-PROTEASOMA Sustrato Proteína-Ub proteico Degradación proteínas
Cpmplejo 26S protesoma Degradación proteínas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

38 MARCAJE DE PROTEÍNAS CON Ub
Se necesitan 3 enzimas para que la proteína se ligue a Ub E1: enzima que activa Ub con gasto de energía (Gly terminal C de Ub reacciona con Lys cadena lateral del sustrato) E2: enzima que conjuga y cataliza la unión de Ub al sustrato E3: enzima ligasa que junto con E2 reconoce al sustrato X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

39 Ubiquitinización de proteínas
Selectiva con gasto de energía (E1-E3) Activación Conjugación Unión al sustrato Sustrato poliUb X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

40 SISTEMA Ub-Proteasoma
E3 tipo RING Enz DUBs E3 tipo HECT Enz DUBs Enz DUBs Enz DUBs Proteasoma Proteína degradada Nature Reviews Molecular Cell Biology 10: , 2009 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

41 SISTEMA Ub-Proteasoma
Ubiquitinización activa conjuga liga Degradación Proteasoma 26S UCH1 Aminoácidos Sustratos marcados son reconocidos, desdoblados y degradados por el proteasoma X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

42 Funciones de Ub Ub y blancos terapéuticos . San Diego, Enero 2011
Además de marcaje para degradación Regula ciclo celular Repara ADN Participa en embriogénesis Regula transcripción Apoptosis Ub y blancos terapéuticos . San Diego, Enero 2011 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

43 PROTEASOMA Gran complejo con múltiples subunidades
que degrada proteínas celulares cuando no se necesitan más 1 subcomplejo catalítico 2 subcomplejos reguladores X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

44 Proteasoma Extremos: Partículas Reguladoras regulan entrada Tubo:
Visto de arriba Tubo: Sitios catalíticos donde se degrada la proteína X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

45 Proteasoma Partícula Reguladora Parte central catalítica Partícula
Ubiquitina Partícula Reguladora Proteína no plegada Parte central catalítica Partícula Reguladora X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

46 LA DEGRADACIÓN PROTEICA
* conjugación de múltiples moléculas de Ub al sustrato, seguida por * proteolisis de la proteína marcada en el complejo proteasoma 26S X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

47 Conjugación Degradación de proteínas Proteína SIST. Ub-PROTEASOMA
poliUb Degradación de proteínas 26S proteasoma Aminoácidos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

48 Degradación de proteína ubiquitinizada
en el proteasoma con gasto de energía Proteína Proteína poliUb Proteína degradada Proteasoma X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

49 Degradación proteína en proteasoma
Degradación de proteínas Proteasoma Aminoácidos Proteínas 20S proteosoma Conjugación con ubiquitina Presentación de antígenos 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

50 Ubiquitinización-degradación en proteasoma
Péptidos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

51 Sistema Ubiquitina-proteasoma
Proteína Péptidos 26S proteasoma Proteína poliUb Subunidad Reguladora (2) Subunidad Catalítica (1) X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

52 Degradación proteína en proteasoma
Ub libre desdoblaje entrada clivaje Proteína poliUb 26S proteasoma Proteína degradada Salida proteína degradada X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

53 Degradación proteína en proteasoma
Proteína -Ub Proteolisis Proteasoma DesUb X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

54 Degradación proteína dentro del proteasoma
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

55 DEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓN
BALANCE DEGRADACIÓN/ NO DEGRADACIÓN regula la cantidad de proteínas de la célula X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

56 Ubiquitinización-desubiquitinización
Oligopéptidos Ub libre Cadena desensamblaje Desconjugación DUBs Degradación Conjugación 26S Proteasoma X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

57 Ubiquitinización-desubiquitinización
E3 tipo RING Enz DUBs E3 tipo HECT Enz DUBs Enz DUBs Enz DUBs Proteasoma Proteína degradada Nature Reviews Molecular Cell Biology 10: , 2009 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

58 Ubiquitinización- Desubiquitinización Ub pool Hay enzimas (DUBs)
que remueven Ub para evitar degradación indiscriminada Enzimas DUBs Proteína Proteína-Ub Aminoácidos Proteasoma Péptidasas citosólicas Péptidos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

59 Degradación 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 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

60 Degradación de Proteínas y Enf. Neurodegenerativas
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

61 * Hay depósitos de proteínas aberrantes
ENF. NEURODEGENERATIVAS * Hay depósitos de proteínas aberrantes Ub positivas Cuerpos de Lowy: a 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

62 la capacidad de los sistemas de degradación es excedida y
En: ALZHEIMER, PARKINSON HUNTINGTON, ALS la capacidad de los sistemas de degradación es excedida y las proteínas se acumulan X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

63 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

64 Chaperonas Y Neurodegeneración
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

65 Las chaperonas se colocalizan
En neurodegeneración Las chaperonas se colocalizan con las proteínas aberrantes y los componentes del UPS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

66 Chaperonas neuroprotectoras en ND
Bloquean interacciones proteicas inapropiadas Facilitan degradación y sequestración Bloquean señales, cascadas que llevan a disfunción y muerte X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

67 Acción de Chaperonas sobre toxicidad de Proteínas Anormales
P.J. Muchowski, J.L. Wacker. Modulation of neurodegeneration by molecular chaperones. Nature Review Neuroscience 6: 11-22, 2005 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

68 Neuroprotección por chaperonas en ND
Previenen formación de oligómeros tóxicos Aumentan formación de inclusiones Aumentan degradación de proteínas: proteosoma, RE, lisosoma Previenen señales de apoptosis Previene inhibición de proteasoma por agregados Suprimen estrés oxidativo Aumentan actividad de microglia y fagocitosis de agregados X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

69 Chaperona HPS 90 y Neurodegeneración
B. 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. HSF1 C. Inhibición HSP90 = inducción de chaperonas neuroprotectoras HSp70 Luo et al. Molecular Neurodegeneration 5:24, 2010 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

70 Chaperona HPS 90 y Neurodegeneración
La inhibición de HSP90 produce inducción de la expresión de chaperonas neuroprotectoras Hsp70/Hsp40 GELDAMICINA Antibiótico que inhibe a Hsp90 e induce Hsp70 En modelo de AD induce aumento de Hsp70 y disminuye cantidad de tau insoluble X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

71 AD Chaperona HPS 90 y Neurodegeneración A. PD B.
DFT y parkinsonismo 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 Inhibidor Hsp90 Inhibición Hsp90 = reducción en actividad y expresión de proteínas aberrantes B. Inhibidor Hsp90 Proteasoma Estabilización estructura y activación función B. La inhibición farmacológica de Hsp90 resulta en inactivación o degradación vía proteasoma de las proteínas reguladas por Hsp90 Progresión enfermedad Degradación Luo et al. Molecular Neurodegeneration 5:24, 2010 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

72 Chaperona HPS 90 y Neurodegeneración
La inhibición de HSP90 produce reducción de la actividad y expresión de proteínas aberrantes La utilidad de Inhibidores de Hsp90 como agentes clínicos dependerá de su efecto a dosis no toxicas a largo plazo X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

73 CHAPERONAS (HSP) protectoras
AD: disminuyen hiperfosforilación de tau PD: disminuyen a sinucleina agregada ALS: aumento de Hsp enlentece progresión de enfermedad poliQ: suprime formación de cuerpos de inclusión X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

74 CHAPERONAS en Alzheimer
Disminuyen hiperfosforilación de tau Aumentan tau desfosforilada Suprimen muerte mediada por tau CHAPERONAS en Parkinson Pueden aumentar replegamiento y/o promover degradación de a sinucleina Sobreexpresión de Hsp disminuye a sinucleina oxidada insoluble X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

75 Chaperonas y neurotoxicidad a sinucleina
Configuraciones No tóxicas a sinucleina Chaperona Cuerpos Lewy a sinucleina oligómeros Depleción de chaperona Interacción con potenciales proteínas neurotóxicas Muerte N. DA Déficit motor Nature Review Neuroscience 4: , 2003 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

76 Chaperonas y Parkinson
Podrían alterar la conformación de oligómeros tóxicos y reducir toxicidad por cambios en la estructura de la proteína Al modular a sinucleina impiden su interacción con otras proteínas neurotóxicas que activan vías de muerte Pueden quedar secuestradas en cuerpos de Lewy, lo que las depleta y puede llevar a muerte celular Nature Review Neuroscience 4: , 2003 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

77 CHAPERONAS en Huntington
(Enf. PoliQ) El aumento de Hsp suprime la formación de PoliQ y cuerpos de inclusión y su toxicidad Las chaperonas aumentan solubilidad de cuerpos de inclusión, por tanto la neuroprotección podría relacionarse más con alteraciones bioquímicas que morfológicas y cuerpos de inclusión X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

78 Acción de chaperonas y Agregación poliQ a
Agregados Intermediarios tóxicos No tóxicos Hsp70/40 Monómero b sheet Oligómero b sheet Fibrillas amiloide Proteína monomérica Conversión de poliQ monómeros a conformación b 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 a b sheet, pero a alta puede disociar los oligómeros solubles enlenteciendo la agregación X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

79 Toxicidad mediada por poliQ y supresión por chaperonas
monomérico PoliQ intermediarios PoliQ Fibrilar agregado Disregulación de la transcripción Disfunción celular Reclutamiento Factores esenciales de transcripción PoliQ monomérico Inhibición del Ups PoliQ intermediarios PoliQ Fibrilar agregado Disfunción celular Degradación Inhibición El sistema Ub-proteasoma X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

80 CHAPERONAS en ALS En motoneuronas ALS no hay aumento de Hsp en respuesta al estrés Esto lleva a aumentar proteínas oxidadas dañadas resistentes a la degradación lo que llevaría a degeneración selectiva de motoneuronas La inyección de vectores con Hsp y SOD mut en motoneuronas disminuye la toxicidad de SOD mut y aumenta la sobrevida X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

81 ARIMOCLOMOL Droga experimental que activa la respuesta heat shock
con producción de Hsp 70 y enlentece la progresión en modelos animales ALS Hsp disminuye la toxicidad de SOD1 mutante en modelos ALS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

82 Sistema Ub-Proteasoma y
Neurodegeneración X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

83 Degradación de Proteínas y Alzheimer Ab intracelular o
Placas Degradación de Proteínas y Alzheimer Disfunción Ca++ Ab intracelular o captado del exterior: Inhibe proteosoma Causa tau hiperfosf. Alteración mitocondria Disfunción Ca++i Disfunción sináptica Tau-hiperP Mitocondria ovillos Disfunción Sináptica Proteasoma F.M LaFerla et al. Nature Reviews Neuroscience 8, , 2007 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

84 Degradación de Proteínas y Parkinson
Además de: Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial Existe, Déficit estructural y funcional del UPS con agregación de a sinucleina anormal En tg modelos de PD el aumento de expresión de chaperonas revierte déficit funcional del UPS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

85 Muerte N. DA Degradación de proteínas y Parkinson Inhibición del UPS
Inhibición del Complejo Mitocondrial I Agregación de a sinucleina Inhibición del UPS Falla en degradación de proteínas Muerte N. DA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

86 Degradación de proteínas y Parkinson
La sobreexpresión de a sinucleina agregada inhibe al proteasoma Las N. DA parecen ser especialmente vulnerables a inhibición del proteasoma X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

87 DEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSON
Disfunción complejo I Radicales libres ATP Despolarización neuronal Agregación a sinucleina Excitación Excitotóxica RNMDA Disfunción proteasoma Proteasoma activo Muerte neuronal SOBREVIDA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

88 DEGRADACIÓN de PROTEÍNAS y PARKINSON
Mutaciones en Parkinson familiar Además de mutaciones de a 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

89 PARKINA Participa en detoxificación de proteínas acumuladas por rescatar la función UPS Parkina parece actuar sólo sobre a sinucleina aberrante y su efecto protector parece ser rescatar la función UPS DJ1 Participa en detoxificación de proteínas por su función de chaperona putativa La pérdida de sus funciones puede reducir la habilidad de la célula para lidiar con la disfunción del proteasoma X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

90 Vía Ubiquitina Vía Mitocondrial Degradación de Proteínas en Parkinson
a sinucleina Proteínas Muerte celular ATP UPS Parkina Protofibrillas Proteínas malplegadas Degradación de Proteínas en Parkinson Estrés oxidativo DJ1 Envejecimiento Sistema Ub-proteasoma ROS Proteasoma Degra- dación Disfunción o disminución ATP a sinucleina-P Ovillo Envejecimiento? Tau-P Nature Reviews Neuroscience 7, , 2006 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

91 Mutaciones genéticas en Parkinson que llevan a mal plegamiento
y alteración de las vías de degradación de proteínas Proteína normal Vías de degradación Proteína degradada Proteína malplegada Muerte celular Nature Medicine 10: S58-S62, 2004 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

92 Agregados htt inhiben proteosoma
Degradación de proteínas en Huntington Se produce una proteína mal plegada Ub marca la proteína anormal La proteína es plegada o degradada Normal Ub marca Htt para degrada- ción Htt mut forma agregados Agregados se acumulan Agregados htt inhiben proteosoma HD X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

93 Degradación de proteínas
Chaperonas Sistema Ub-proteosoma Autofagia X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

94 AUTOFAGIA EN LISOSOMA Es una importante vía de degradación de organelos y proteínas intracelulares y también de proteínas agregadas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

95 Degradación de Tau y Autofagia
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 Generation of Tau aggregates and clearance by autophagy in an inducible cell modelof tauopathy Neurodegenerative Diseases 7: , 2010 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

96 RAPAMICINA Degradación de Tau y Autofagia
Se puede revertir la agregación con estimulantes de autofagia RAPAMICINA Inhibe el complejo enzimático mTOR que inhibe autofagia, por tanto, estimula autofagia Generation of Tau aggregates and clearance by autophagy in an inducible cell modelof tauopathy Neurodegenerative Diseases 7: , 2010 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

97 II Mecanismos patogénicos moleculares
Continua... II Mecanismos patogénicos moleculares 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

98 Es Navidad de nuevo. 1907 Carl Larsson
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011

99 Noche de Navidad 1904-1905 Carl Larsson
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2011