A agregação proteica em processos neurodegenerativos: mecanismos de agregação da SOD1 no contexto da esclerose lateral amiotrófica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

A formação de agregados proteicos e amilóides são caraterísticas de muitas doenças neurodegenerativas mas permanecem desconhecidos os mecanismos deste fenómeno. Neste trabalho estudou-se a superóxido dismutase 1 (SOD1), presente em depósitos proteicos na Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA), como modelo. A SOD1 é uma metaloproteína homodimérica, com um centro Cu/Zn por monómero. O estudo desenrolou-se em três vertentes: análise do efeito de modificações pós-traducionais na estabilidade e estrutura da SOD1; estudo da cinética de agregação e amilóidogénese; e determinação do efeito de pequenas moléculas com relevância fisiológica como moduladores da estabilidade e agregação. Foram expressas e purificadas três formas da SOD1 humana (dímero, dSOD1; uma variante mutada da qual resulta SOD1 monomérica, mSOD1, que se julga modular a agregação; e uma variante da forma monomérica com uma mutação patológica, mSOD1-G37R) que foram objeto de caracterização bioquímica e estrutural recorrendo a metodologias biofísicas (dicroísmo circular, emissão de fluorescência, varrimento diferencial de fluorescência). Os resultados mostraram que as formas mSOD1 e a mSOD1-G37R são menos estruturadas relativamente à forma dimérica. Os perfis de desnaturação com ureia revelam desestabilização da forma monomérica em relação à dimérica (ΔCm =3.3 M), e a forma mSOD1-G37R (ΔCm = 1.9M). Verificou-se que a adição de Zn(II) é destabilizadora, mas que presença de Cu(II) não influencia a conformação proteica. O estudo da cinética de agregação a pH 7 mostrou que redução da ligação dissulfídrica intramolecular aumenta a propensão de agregação, e a seguinte propensão relativa: mSOD1wt ≈ mSOD1-G37R > dSOD1. Verificou-se que a forma mSOD1 potencia também a agregação da forma dimérica, sugerindo assim uma toxicidade acrescida da forma monomérica no processo de agregação. A análise do efeito de 15 pequenas moléculas alteradas em doentes com ELA, a concentrações fisiológicas, revelou um efeito destabilizador sobre a forma mSOD1 e, inibição da agregação (ex: arginina, ftalato, lisina) da forma dSOD1.