Los investigadores han cartografiado miles de proteínas pequeñas en la corteza frontal humana que no aparecen en las bases de datos estándar de proteínas. El atlas, publicado en Nature Aging, revela que muchas de estas microproteínas presentan niveles alterados en la enfermedad de Alzheimer y apunta a funciones en la regulación génica y la producción de energía celular.
Las microproteínas suelen estar compuestas por menos de 150 aminoácidos. Como son cortas y pueden estar codificadas dentro de genes más grandes o cerca de ellos, los métodos y las bases de datos estándar podrían pasarlas por alto o atribuir su actividad a una proteína más conocida.
Un equipo dirigido por Brendan Miller y Alan Saghatelian, del Salk Institute for Biological Studies, creó una base de datos de referencia personalizada a partir de la secuenciación de ARN de muestras de tejido de 12 cerebros post mortem. Después la utilizó para examinar datos de espectrometría de masas de 610 muestras cerebrales e identificó inicialmente 4.321 microproteínas. Más de 3.000 no figuraban en las bases de datos estándar de proteínas revisadas manualmente.
Los investigadores contrastaron estos hallazgos con datos de perfilado de ribosomas y utilizaron una herramienta de aprendizaje profundo para evaluar las pruebas obtenidas mediante espectrometría de masas. Este proceso arrojó 1.067 microproteínas no revisadas previamente, con pruebas sólidas de su presencia en el cerebro.
Al comparar muestras de personas con alzhéimer sintomático y sin él, el equipo encontró decenas de microproteínas cuyos niveles estaban alterados. Una microproteína derivada del gen BCL3 era menos abundante en las muestras de personas con alzhéimer, mientras que otra asociada a RAB3C era más abundante. En microglías cultivadas en laboratorio, ambas proteínas se mantuvieron estables y ocuparon ubicaciones específicas dentro de las células.
Aproximadamente la mitad de las microproteínas parecían regularse de forma independiente de los genes más grandes junto a los cuales están codificadas. En algunos casos, los niveles de ARN de las microproteínas cambiaban en la enfermedad de Alzheimer aunque no lo hicieran los niveles de ARN del gen principal relacionado. Los investigadores vincularon esta separación con el empalme alternativo, proceso por el que las células ensamblan segmentos de ARN de distintas maneras, e identificaron patrones cerca de los sitios de empalme que podrían ayudar a regularlo.
El equipo también investigó una microproteína codificada por MKKS. Aunque las bases de datos estándar indican que una proteína más grande es el producto principal del gen, los investigadores descubrieron que la microproteína era el producto predominante de MKKS en la corteza frontal. Sus niveles eran más bajos en los cerebros de personas con alzhéimer sintomático, y su actividad estaba asociada a genes implicados en las mitocondrias, que producen energía dentro de las células.
En microglías cultivadas en laboratorio, los investigadores utilizaron CRISPR para eliminar la secuencia de ADN que produce la microproteína MKKS sin alterar el gen principal. Durante una prueba de esfuerzo, las células modificadas consumieron menos oxígeno, lo que indica que la microproteína contribuye a la respiración celular.
El atlas también apunta a microproteínas producidas a partir de pseudogenes, secuencias genéticas que a menudo se consideran inactivas. Un candidato derivado del pseudogén ACTBP7 alteró la distribución de las fibras estructurales al introducirse en microglías cultivadas en laboratorio.
Los hallazgos no demuestran que los niveles alterados de microproteínas causen la enfermedad de Alzheimer. Los cambios podrían reflejar, en cambio, respuestas celulares al daño o variaciones en la regulación. Los investigadores también señalan que algunas proteínas podrían estar presentes en cantidades inferiores a los límites de detección actuales de la espectrometría de masas y que todavía queda por cartografiar cómo se producen muchas microproteínas.
Fuentes: PsyPost.