Es muy conocido que el mal plegamiento de las proteínas así como la formación de estructuras aberrantes en forma de agregados son causas de importantes proteinopatías como la amiloidosis cuya característica fisiopatológica principal es la acumulación de fibras amiloides en el área extracelular de diversos tejidos. Las fibras amiloides son estructuras altamente ordenadas resistentes a proteólisis y a la acción de chaperonas. La gran estabilidad de la fibra amiloide reside en el empalmamiento de las hebras ß, las cuales pueden ser paralelas o antiparalelas, que se ensamblan de manera perpendicular al crecimiento de la fibra. Si bien, este fenómeno parece estar caracterizado por una alta energía de transición, o que lo hace muy lento, el incremento en la expectativa de vida del ser humano ha permitido la acumulación de oligómeros que sirven como precursores de fibras amiloides dando lugar a un aumento en la incidencia de proteinopatías, especialmente asociadas a la edad avanzada (Lindquist, 2011). Existen ya múltiples proteínas identificadas como precursoras de fibras amiloides, las cuales no comparten similitudes estructurales ni origen celular lo cual ha hecho muy difícil poder predecir qué proteínas poseen la predisposición amiloide, es por ello que es imperativo investigar la participación de otras proteínas en el proceso patológico así como continuar estudiando el proceso de agregación fibrilar de proteínas. Estudios recientes sugieren que la enzima triosa fosfato isomerasa (TPI, por sus siglas en inglés) se asocia con la formación de fibras amiloides. En 1999 Contreras y colaboradores encontraron que la fracción 186-218 de TPI de E. coli es capaz de formar fibras amiloides mientras que la proteína nativa no lo hace (Contreras y col., 1999). También, en un estudio reciente se demostró que una variante nitrada de TPI humana, presente en placas amiloides en tejido de hipocampo de pacientes con Alzheimer, es capaz de formar fibras in vitro (Guix y col., 2009). A pesar de las evidencias anteriores, aun no se ha podido constatar la participación de TPI en alguna fisiopatología ni tampoco se han logrado identificar cuáles son las determinantes estructurales de la enzima que la propician o protegen de formar fibras amiloides. El presente proyecto pretende dilucidar las determinantes estructurales que pueden contribuir al mal plegamiento o en un momento dado a proteger de agregación a la proteína triosa fosfato isomerasa de humano a través del uso de herramientas como mutagénesis dirigida, dicroísmo circular, fluorescencia, microscopia electrónica de transmisión, etc.

Con el incremento en la expectativa de vida del ser humano es cada vez más común la aparición de enfermedades relacionadas con el mal plegamiento de proteínas. La elucidación de determinantes estructurales que en un momento dado puedan potenciar o impedir la formación de estas semillas así como la identificación de las regiones involucradas en este proceso permitirá utilizarlas como blanco en el desarrollo de fármacos enfocados a la prevención de estas enfermedades. El presente proyecto pretende contribuir a elucidar si la enzima TPI es per sé capaz de formar fibras amiloides, o si su presencia en pacientes con Alzheimer se puede deber mas a un fenómeno de arrastre por otras proteínas que son las responsables del proceso. Se estudiarán la capacidad de formar fibras de péptidos que contienen las secuencias predichas con potencial amiloidogénico y también cuando se encuentran en el contexto de la proteína nativa, así como en condiciones que resultan desestabilizantes para la proteína, como son un incremento en temperatura, adición de concentraciones moderadas de agentes desnaturalizantes y mutaciones que desestabilicen el estado nativo cerca de las regiones identificadas en los programas de predicción. Aunque el proyecto planteado para este período no involucra dar soluciones a posibles problemas de salud relacionados con la agregación amiloide de TIM, si ofrece hacer una caracterización a detalle que no ha sido realizada antes para definir las regiones que pueden ser importantes tanto para estabilizar a la proteína en su estado nativo, como aquellas que son responsables de la formación de fibras. A partir de el conocimiento generado en este proyecto se pueden entonces desarrollar anticuerpos que reconozcan las regiones implicadas, para que cuando estas queden expuestas puedan ser atrapadas y de esta manera evitar la propagación de las fibras amiloides. Otra alternativa es probar con fármacos (muchos de los cuales ya están en uso), simplemente para determinar cuáles son capaces de pegarse en estas regiones y de esta manera impedir que interaccionen consigo las regiones amiloidogénicas. En cuanto a la formación de recursos humanos, se pretende que en este proyecto se involucren dos estudiantes de licenciatura, un estudiante de doctorado que ya ha iniciado y de uno a dos estudiantes de maestría. Estos estudiantes tendrán la oportunidad de aprender técnicas de biología molecular,química de proteínas y se familiarizarán con las técnicas espectroscópicas mas empleadas en el estudio de plegamiento de proteínas como son fluorescencia, absorción al UV, dicroísmo circular, microscopía electrónica, etc. Los resultados del trabajo realizado se presentarán tanto en congresos nacionales como intenacionales. Se pretende que al menos cada año alguno de los alumnos y/o participantes del proyecto puedan asistir a un congreso, ya sea nacional o intenracional, dependiendo de su nivel de estudios. Los resultados de esta investigación darán lugar a la publicación de dos artículos publicados en una revista internacional con arbotraje y relacionada con el tema, como puede ser Protein Science, Prtein Engineering, FEBS letters, J. Mol. Biol., u otra de este estilo.