Análisis funcional de oligómeros de alfa-sinucleína en la permeabilidad de membranas / Functional analysis of oligomeric alpha-synuclein in membrane permeabilization / Análise funcional dos oligômeros de alfa-sinucleína na permeabilidade das membranas

RESUMEN

La enfermedad de Parkinson es un desorden neurodegenerativo común originado por la muerte celular dentro de la substancia nigra pars compacta. Se caracteriza por la presencia de agregados intracelulares proteicos compuestos principalmente por la alfa-sinucleína. Aunque los mecanismos moleculares por los cuales esta proteína contribuye a la toxicidad neuronal todavía se desconocen, se ha sugerido que los intermediarios oligoméricos son citotóxicos y permeabilizan las membranas celulares posiblemente a través de complejos que forman un poro en la bicapa; sin embargo, este mecanismo es altamente controversial. Así pues es necesario identificar el mecanismo por el cual ocurre la permeabilización de membranas para entender la interacción entre oligómeros y lípidos y poder estimar la relevancia biológica de este proceso.En este trabajo se evaluó por espectroscopía de fluorescencia la liberación de contenidos acuosos originados por oligómeros de alfa-sinucleína desde vesículas fosfolipídicas de distinta composición mediante el método ANTS/DPX. Los resultados muestran que la disrupción de membranas solo ocurre en presencia de lípidos aniónicos y también por parámetros de empaquetamiento lipídico, lo que sugiere que la accesibilidad a la región hidrofóbica de las vesículas modula la interacción lípido-oligómero.

ABSTRACT

Parkinson's disease is a common neurodegenerative disorder marked by increased cell death within the substantia nigra pars compacta. It is characterized by the presence of intracellular aggregates composed primarily of the protein alpha-synuclein. How the aggregation of a-synuclein is related to neuronal degeneration is an important unresolved question. Oligomeric intermediates have been found to be more toxic to cells than monomeric or fibrillar forms of the protein. A possible mechanism by which oligomers could be toxic is through the disruption and permeabilization of cellular membranes. The proposed disruption mechanism is the formation of pore-like structures within the lipid bilayer although this mechanism is still highly controversial. To identify the mechanism through which membrane permeabilization is facilitated and to estimate the biological relevance of this process, it is crucial to have a greater knowledge of the lipid-oligomer interaction. The membrane disruptive effect of Alpha-synuclein oligomers on lipid vesicles of different headgroup composition using the ANTS/DPX assay was evaluated in this work. It was shown that membrane permeabilization is mainly determined by the presence of negatively charged lipids and also by lipid packing parameters, suggesting that the accessibility to the bilayer hydrocarbon core modulates oligomer-membrane interaction.

RESUMO

pars compacta. é caracterizada pela presença de agregados intracelulares protéicos compostos especialmente pela alfa-sinucleína.Mesmo que se desconheça os mecanismos moleculares por onde essa proteína contribui para toxicidade neuronal, existe uma possibilidade de que os intermediários oligoméricos sejam citotóxicos, e permeabilizam as membranas celulares possivelmente através de complexos que formam um poro na capa dupla, entretanto, este mecanismo gera muita controvérsia. Sendo assim, é necessário identificar o mecanismo responsável pela permeabilidade das membranas para entender a interação entre os oligômeros e os lipídios, e para ter uma estimativa da relevância biológica deste processo. Neste trabalho, analisamos através de espectroscopia de fluorescência, a liberação dos conteúdos aquoso originados por oligômeros de alfa-sinucleína a partir das vesículas fosfolídicas de composição diferente através do método ANTS/DPX. Os resultados mostraram que a ruptura de membranas ocorrerá somente diante da presença de lipídios aniônicos, e também pelos parâmetros de empacotamento lipídico, e isso sugere que a acessibilidade à região hidrofóbica das vesículas faz a modulação da interação lípidio-oligômero.