La α-sinucleína (alfa-sinucleína) es una proteína neuronal expresada con abundancia en el cerebro y, más concretamente, predomina en las terminaciones nerviosas presinápticas de este, constituyendo más del 1% del total de proteína del citosol de las células cerebrales. Además, es el principal componente de los cuerpos de Lewy tanto en las formas esporádica como hereditaria de enfermedad de Parkinson y asimismo en la demencia de cuerpos de Lewy.
La α-sinucleína se identificó por primera vez en el órgano eléctrico del pez Torpedo Californica usando anticuerpos en vesículas colinérgicas purificadas y, concretamente, en las membranas nucleares (Maroteaux et al. 1988). Así, la denominaron proteína Sinucleína por su presencia en las vesículas sinápticas ("sin") y en la membrana nuclear ("nucleína"). En estudios posteriores se confirmó la presencia de la α-sinucleína en los núcleos (Gonçalves and Outeiro, 2013, McLean et al., 2000) More et al., 2002). Esta forma parte de la familia de las sinucleínas; esta está formada por la α-sinucleína, la β-sinucleína (identificada en las terminaciones presinápticas nerviosas del cerebro de vaca y de rata)(Nakajo et al. 1990; Tobe et al. 1992) y la γ-sinucleína, identificada primeramente como BCSGC1 en cáncer metastásico de mama (Ji et al. 1997).
Estructura de la α-sinucleína La alfa-sinucleína (a-syn) es una pequeña proteína intracelular que en los seres humanos es codificada por el gen SNCA, gen situado en la posición 21 del brazo largo del cromosoma 4. Esta proteína tiene un peso molecular de 14.460 Da, es soluble y tiene un punto isoeléctrico teórico de 4,67. Consultado el 29-10-2020
La alfa-sinucleína presenta 4 isoformas compuestas por 98, 112, 126 y 140 aminoácidos, siendo esta última la más abundante en humanos. Consultado el 29-10-2020 En la isoforma formada por 140 aminoácidos podemos distinguir tres regiones distintas: primero, encontramos una región cargada positivamente y anfipática llamada dominio N-terminal o también conocida como extremo amino terminal, en la que están comprendidos los aminoácidos del 1 al 60. Este primer dominio contiene una secuencia conformada por 7 repeticiones imperfectas, cada una de una longitud de 11 aminoácidos, que presentan la secuencia consenso KTKEGV y es propenso a formar estructuras de hélice alfa. Esta primera región de la alfa-sinucleína, el extremo N-terminal, es la responsable de la capacidad que tiene esta proteína de unirse a las membranas. Seguidamente, se dispone el segmento central de la proteína que es exclusivo de la alfa-sinucleína y se conoce como componente no-amiloideo (NAC). Este es muy hidrofóbico y fue encontrado por primera vez en pacientes que sufrían espondilitis anquilosante o anquilopoyética (EA) y Demencia con Cuerpos de Lewy (DCL). Este dominio central ha sido denominado como el precursor del componente noamiloidogénico de las placas seniles y comprende los aminoácidos del número 61 al 95 de la alfa-sinucleína. Finalmente, encontramos el extremo carboxilo terminal o también conocido como dominio C-terminal, el cual comprende los aminoácidos del 96 al 140, entre los cuales encontramos residuos de prolina. Esta región situada en el final de la cadena de aminoácidos de esta proteína presenta un carácter ácido y posee propiedades amiloidogénicas, así como es una región no estructurada móvil. Consultado el 29-10-2020
La alfa-sinucleína ha sido tradicionalmente catalogada como una proteína intrínsecamente desestructurada y, por lo tanto, careciente de una conformación tridimensional única, estable y definida, hecho que le permite cambiar de conformación dependiendo de las condiciones del medio. Pero, aunque pertenece a este grupo de proteínas intrínsecamente no estructuradas (IUP), se sabe que, como se ha mencionado anteriormente, contiene algunas estructuras alfa-helicoidales en su región N-terminal. Así pues, en su forma nativa está desplegada y existe en diversas conformaciones en un equilibrio dinámico. Además, diferentes estudios muestran que esta proteína es sujeto de múltiples modificaciones postraduccionales, la mayoría de las cuales están relacionadas con su extremo C-terminal. Dentro de estas modificaciones postraduccionales encontramos la fosforilación, la oxidación, la acetilación, la ubiquitinación, la glicación, la glicosilación, la nitración y la proteólisis. Estas modificaciones provocan ciertos cambios en la proteína, los cuales pueden estar relacionados con su carga, hidrofobicidad y estructura, así como también pueden provocan alteraciones relativas a la afinidad y enlaces establecidos con otras proteínas y lípidos, hechos que determinan también algunas de las características de las diversas conformaciones que puede adoptar la alfa-sinucleína. Consultado el 29-10-2020
Funciones La proteína α-sinucleína se encuentra principalmente en el tejido nervioso, aunque está presente en menores cantidades en el corazón, músculos, ovarios, endometrio, placenta, riñón, hígado, pulmones, testículos, próstata y otros tejidos. En el interior de la célula, además de encontrarse en el citosol, donde interactúan con lípidos de membrana, también se localiza en las mitocondrias, y concretamente en las mitocondria asociadas a la membrana del retículo endoplasmático.
Dentro del tejido nervioso se identifica en el neocórtex, el hipocampo, la sustancia negra, el tálamo y el cerebelo. Sin embargo, aunque no se conoce cuales son exactamente sus funciones, se ha podido relacionar la α-sinucleína de forma coherente y firme con las funciones presinápticas y el transporte intracelular de vesículas. Así, diferentes estudios sugieren que podría estar implicada en los siguientes procesos:
Interacción con fosfolípidos y otras proteínas dentro de los terminales presinápticos de las neuronas, como el transportador de dopamina, fosfolipasa D1, SNCAIP, proteína tau o la β-amiloide. Reciclaje de vesículas y regulación de la movilidad de las vesículas sinápticas, atenuando y restringiendo así la liberación de neurotransmisores, para controlar la transmisión de señales en las zonas presinápticas y la cantidad de vesículas que intervienen en cada transmisión. Intervención en la apoptosis neuronal, o muerte celular programada, en este caso de algunas de las células del tejido nervioso a través de señales celulares controladas. En la regulación de la reparación de las roturas de doble cadena del ADN, donde los biomarcadores que señalan daños en el ADN localizan conjuntamente con la α-sinucleína las roturas de la cadena. También interviene en la modulación del estado de modificación de la histona y en la regulación del normal funcionamiento de la célula mediante influencias en la transcripción Interviene en la activación de células de la microglía así como en la biosíntesis, metabolización y secreción de algunas proteínas como la dopamina.
Importancia biomédica El estudio de diversas enfermedades neurodegenerativas está proporcionando evidencia notoria de la importancia de la estructura y función de las proteínas en su causa. Por ejemplo, las anormalidades de la α-sinucleína participan en algunos casos de enfermedad de Parkinson y en la enfermedad difusa de cuerpo de Lewy, o demencia de cuerpos de Lewy.
En cierto grado, el reconocimiento mayor de la demencia de cuerpos de Lewy se debe a los adelantos en técnicas histológicas, en particular la capacidad para detectar sinucleína mediante inmunotinción que permiten observar cuerpos de Lewy en la corteza cerebral con más claridad de lo que había sido posible.
Debido a que los cuerpos de Lewy en neuronas corticales no están rodeados por un halo preciso, como en la sustancia negra en casos de enfermedad de Parkinson, no se apreciaron con facilidad hasta que se desarrollaron estas tinciones de anticuerpo. De manera indudable, el hecho de que el principal componente del cuerpo de Lewy es α-sinucleína agrupada, ha de resultar importante para comprender tanto la enfermedad de Parkinson como la demencia de cuerpo de Lewy.
α-sinucleína y enfermedad de Parkinson miniaturadeimagen|374x374px|Cuerpos de Lewy y Neuritas de Lewy con acumulación de alfa-sinucleína.IMAGEN PROPIA (alumnos 1r Medicina) Hace unos 20 años, los científicos creían que no había ninguna relación directa entre la enfermedad de Parkinson y la genética. Sin embargo, hoy en día se tienen evidencias de que al menos un 10% de los pacientes de la enfermedad de Parkinson sufren esta enfermedad por causas genéticas conocidas, aunque se estima que un 30% del riesgo vinculado a esta enfermedad podría ser explicado también a través de la genética. Por lo tanto, se cree que existe una participación importante del rasgo hereditario en los casos esporádicos de la enfermedad. Por esta razón, se está investigando esta enfermedad desde esta nueva perspectiva genética para poder así acercarnos, poco a poco, al descubrimiento de un posible tratamiento. Los científicos han descubierto cambios que afectan a unas 80 localizaciones de genes distintas que podrían influir en el desarrollo de esta enfermedad neurodegenerativa. Consultado el 5-11-2020 Por ejemplo, se llegó a informar de un aumento de 13 veces en la susceptibilidad a la enfermedad en pacientes que presentan la combinación de genotipos α-sinucleína y apolipoproteína E, pero esto aún debe confirmarse.
La primera conexión genética establecida con la enfermedad de Parkinson fue la que relaciona esta con el gen SNCA, el cual sintetiza la proteína α-sinucleína. Por lo tanto, la α-sinucleína ha sido vinculada con la enfermedad de Parkinson a raíz de dos hallazgos distintos. En primer lugar, encontramos el descubrimiento anteriormente mencionado, es decir, el hallazgo de que las mutaciones puntuales en el gen SNCA son patógenas para las formas famililares de esta enfermedad neurodegenerativa. Esto fue descubierto en 1997 por investigadores del National Institute of Health situado en Estados Unidos. Además, en otro estudio hecho en cuatro familias sin relación con la rara variedad autosómica dominante de la enfermedad de Parkinson se identificó una mutación en el cromosoma 4 que codifica para una variedad aberrante de la sinucleína (Polymeropoulos et al). Se describió asimismo una familia en que la causa genética primaria es una copia extra no mutante del gen de α-sinucleína. En segundo lugar, se demostró, además, que el componente principal de los Cuerpos de Lewy y las Neuritas de Lewy en la enfermedad de Parkinson idiopática o esporádica es la proteína sobre la que se centra este artículo, es decir, la α-sinucleína. A raíz de todas estas investigaciones, se ha visto que hay una mayor expresión de esta proteína, así como formas patológicamente alteradas de la α-sinucleína, en la patogénesis de la enfermedad de Parkinson, tanto en la esporádica como en la familiar. Por lo tanto, se ha podido establecer una correlación entre esta enfermedad y esta proteína.
Hoy en día aún no se conoce con exactitud como esta neurodegeneración es producida por las anomalías de la α-sinucleína, pero se han ido proponiendo varias posibilidades plausibles. Hay evidencias de que la α-sinucleína, que en su correcta conformación es soluble como hemos visto anteriormente, se pliega de manera errónea y pasa a formar oligómeros patológicos y agregados insolubles que se fibrilizan y, a continuación, se depositan en los Cuerpos de Lewy y las Neuritas de Lewy. Estas estructuras se encuentran en las neuronas afectadas por la enfermedad de Parkinson. Hemos podido situar esta proteína dentro de estas estructuras gracias a las técnicas de inmunotinción, que permiten identificar la α-sinucleína y algunas otras proteínas menos específicas, como ubicuitina y tau, dentro de los cuerpos de Lewy.