Un equipo de investigadores dirigido por Meredith Jackrel, profesora asociada de química, ha logrado avances significativos en la comprensión de Matrin-3, una proteína que podría desempeñar un papel crucial en la progresión de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la demencia frontotemporal (DFT). Sus hallazgos, publicados en la revista Molecular Cell, podrían allanar el camino para nuevas estrategias de tratamiento.
El equipo de investigación, que incluye a la autora principal Macy Sprunger, ex estudiante de posgrado y ahora científica, así como a varios coautores tanto del departamento de química como de la Escuela de Ingeniería McKelvey, centró su investigación en Matrin-3, una proteína que no se ha estudiado exhaustivamente hasta ahora. Normalmente, Matrin-3 es esencial para regular diversas funciones celulares, incluidos los ácidos nucleicos, la expresión genética y la supervivencia celular general. Sin embargo, las mutaciones en esta proteína pueden provocar un plegamiento incorrecto, lo que resulta en funciones anormales que pueden alterar las operaciones nerviosas y contribuir a enfermedades neurodegenerativas como la ELA y la FTD.
Para profundizar en los mecanismos subyacentes de estas enfermedades, los investigadores intentaron crear una imagen más clara de Matrin-3. Un desafío clave fue separar químicamente la proteína del entorno celular, un obstáculo que Sprunger enfrentó durante más de dos años antes de descubrir un método de purificación confiable.
Después de obtener muestras puras de Matrin-3, el equipo utilizó técnicas avanzadas de microscopía electrónica para analizar las formas estructurales de los conjuntos de proteínas. Sus observaciones revelaron una transformación notable en la que las formas esféricas de Matrin-3 evolucionaron hasta convertirse en estructuras parecidas a gusanos. Este descubrimiento sugirió un comportamiento inusual a nivel molecular y sirvió como indicación inicial de que la proteína estaba actuando de maneras inesperadas.
Trabajando con Rohit Pappu y Min Kyung Shinn a través del Centro de Condensados Biomoleculares, los investigadores determinaron que la transición de formas esféricas a formas parecidas a gusanos probablemente se vea facilitada por un proceso llamado separación de microfases. Se dieron cuenta de que cuando Matrin-3 no mutado se mezclaba con ARN, los conjuntos resultantes parecidos a gusanos se volvían significativamente más pequeños. Esta interacción es particularmente relevante porque Matrin-3 tiene propiedades de unión a ARN.
Por el contrario, las versiones mutadas de Matrin-3 asociadas con la ELA mantuvieron una longitud y forma constantes incluso en presencia de ARN, lo que sugiere que estas mutaciones pueden hacer que la proteína sea más resistente a los cambios. Jackrel enfatizó que esta característica podría ser fundamental para comprender el proceso de la enfermedad.
Con una metodología exitosa para purificar Matrin-3 y técnicas de imagen innovadoras para analizar la proteína en células vivas, Jackrel y su equipo están ansiosos por continuar su investigación sobre las funciones de la proteína tanto en estados sanos como enfermos. También pretenden explorar las implicaciones más amplias de la separación de microfases en otros contextos biológicos, dada su prevalencia potencial, aunque el estudio es mínimo debido a la pequeña escala de estos conjuntos.
Jackrel expresó su entusiasmo por futuras investigaciones y enfatizó la importancia del trabajo de Sprunger en la purificación de la proteína, diciendo: «Estamos entusiasmados de dar los siguientes pasos». La investigación en curso del equipo no sólo podría avanzar en la comprensión de Matrin-3, sino también contribuir a conocimientos más amplios sobre las enfermedades neurodegenerativas.
