28 March 2023 - Apesar de vários caminhos terapêuticos para o manejo dos sintomas na doença de Parkinson (DP), ainda não há tratamento para o processo degenerativo subjacente. Como resultado, a doença continua a progredir, tornando-se refratária ao tratamento e resultando em incapacidade grave. Para resolver isso, os pesquisadores se concentraram nas proteínas implicadas na DP pela genética humana e, em particular, na proteína α-sinucleína, que se acumula no sistema nervoso de pacientes com DP e nos distúrbios relacionados demência com corpos de Lewy (LBD) e sistemas múltiplos atrofia (MSA). O desdobramento incorreto da sinucleína e a herança dominante da DP devido a mutações na sinucleína e na quinase de repetição rica em leucina 2 (LRRK2) levaram à hipótese de que a doença envolve um ganho de função anormal. Como corolário, a função normal dessas proteínas foi considerada irrelevante para a doença. É verdade que a perda de sinucleína não causa a DP: camundongos knockout sem todas as três isoformas de sinucleína não apresentam perda celular ou sintomas motores parkinsonianos1,2. No entanto, a degeneração surge no contexto da função normal, tornando-se essencial entender o papel fisiológico adaptativo dessas proteínas, que permanece indefinido.
Dettmer, Selkoe e colegas agora abordam o papel
fisiológico de uma modificação pós-traducional associada à
sinucleína + patologia Lewy característica de PD3. Considerada
específica para a DP, a fosforilação da α-sinucleína em Ser-129
(pSer-129)4 tem sido amplamente utilizada para avaliar a magnitude e
a extensão da degeneração em modelos animais, bem como na condição
humana. Em geral, tem sido considerado um marcador da patologia de
Lewy, e o papel de pSer-129 na patogênese tem sido objeto de debate.
Vários relatórios implicaram a modificação na toxicidade5,6,7,
mas outro sugeriu um efeito inibitório na fibrilação da
sinucleína8. E outros estudos não encontraram nenhum efeito da
modificação9,10,11. No entanto, nenhum desses estudos se concentrou
em um papel fisiológico potencial para pSer-129, embora trabalhos
anteriores tenham detectado essa modificação no cérebro normal com
alguma regulação por um forte estímulo sensorial12,13. Além
disso, esse resíduo é altamente conservado na α-sinucleína, mas
não nas isoformas β ou γ, sugerindo um papel adaptativo
específico.
No presente estudo, Ramalingam et al. mostram que
a atividade neural aumenta pSer-129 ~3 vezes na cultura primária,
sem alteração na α-sinucleína total3. Essa indução requer
potenciais de ação e transmissão sináptica, indicando que a
atividade da rede é responsável. Os autores também observaram um
aumento mais modesto em extratos de cérebro após enriquecimento
ambiental, apoiando a relevância da atividade na indução de
pSer-129 in vivo. Além disso, a atividade-dependência da
fosforilação parece específica para Ser129, não para outros
sítios conhecidos de fosforilação na α-sinucleína. Para entender
como a atividade aumenta pSer-129, os autores identificam a quinase 2
tipo polo (Plk2) como responsável. O Ca++ geralmente medeia o efeito
da atividade e os autores descobriram que os canais de Ca++
controlados por voltagem são importantes para a fosforilação, mas
Plk2 não é conhecido por responder ao Ca++. Os autores buscaram,
assim, um potencial ativador a montante, identificando a fosfatase
calcineurina sensível ao Ca++. A inibição da calcineurina reduz a
pSer-129 na mesma proporção que a inibição da Plk2, sem efeitos
aditivos, sugerindo que atuam na mesma via. É importante ressaltar
que a calcineurina tem um papel importante na liberação de
neurotransmissores e a α-sinucleína é altamente pré-sináptica.
Para determinar onde ocorre a fosforilação da Ser-129 na célula, os autores fracionam os neurônios após a indução da atividade neural e descobrem que a maioria (mas não todas) da α-sinucleína modificada se associa às membranas. A imunocoloração confirma a expressão de pSer-129 nos botões pré-sinápticos. No entanto, talvez o resultado mais notável seja o aumento da fosforilação in vitro com Plk2 na presença de lipossomas. A α-sinucleína é uma proteína de membrana periférica que provavelmente se associa a vesículas sinápticas e a associação de membrana com membranas artificiais in vitro requer o N-terminal altamente conservado, com sete repetições de 11 aminoácidos que formam uma α-hélice na ligação à membrana14. pSer-129 ocorre no terminal C menos altamente conservado, e o aumento na fosforilação de Ser-129 na associação de membrana pode ocorrer por deslocamento do terminal C de uma interação intramolecular com as repetições de ligação à membrana N-terminal. A associação de membrana pode influenciar de forma semelhante a ligação do terminal C da α-sinucleína ao v-SNARE VAMP21. Uma vez que a α-sinucleína se liga com baixa afinidade às membranas pré-sinápticas e liga e desliga dinamicamente com exocitose e reciclagem15, a associação de membrana, bem como a ativação de Plk pela calcineurina, pode regular a fosforilação de Ser-129. No entanto, a fosforilação em Ser-129 não parece influenciar a interação da α-sinucleína com as membranas, de modo que a associação de membrana parece promover a fosforilação em Ser-129, e não vice-versa. Isso presumivelmente explica o aumento da localização pré-sináptica da sinucleína fosforilada em Ser-129 que os autores também demonstraram.
Finalmente, Ramalingam et al. (2023) abordam o
papel funcional da fosforilação de Ser-1293, uma tarefa difícil
devido ao papel pouco claro da α-sinucleína na neurotransmissão
estudada em camundongos KO1,2. Apresentando WT e α-sinucleína
mutante que não pode sofrer fosforilação em Ser-129 em neurônios
KO de α-sinucleína, eles descobrem que, em relação a WT, o
mutante reduz a amplitude das correntes pós-sinápticas excitatórias
(EPSCs) e aumenta a amplitude das correntes pós-sinápticas
inibitórias ( IPSCs), sem alteração em sua frequência. Isso é
surpreendente porque, como uma proteína pré-sináptica, seria
esperado que a α-sinucleína influenciasse a frequência de eventos.
Uma mudança na amplitude é geralmente considerada como refletindo
uma mudança nos receptores pós-sinápticos, onde há relativamente
pouca sinucleína. Alternativamente, uma mudança na amplitude pode
refletir o preenchimento alterado da vesícula sináptica com
neurotransmissor e a sinucleína pode afetar o vazamento das
vesículas sinápticas, mas a ausência completa de sinucleína não
demonstrou afetar nenhuma dessas propriedades. Os autores também
examinaram a liberação evocada em fatias do hipocampo e encontraram
um efeito modesto na razão de pulsos pareados e um efeito maior na
depressão sináptica, parâmetros mais claramente associados à
função pré-sináptica, mas novamente sem grandes alterações em
camundongos KO sinucleína16.
Em resumo, os autores fornecem
evidências claras para a regulação fisiológica da fosforilação
da α-sinucleína em Ser-129 pela atividade neural, indicando um
papel além da patologia de Lewy. Além de Ca++ agir através da
calcineurina e Plk2, a associação de membrana parece regular
pSer-129, mas pSer-129 aparentemente não influencia a associação
de membrana. A modificação também parece afetar a
neurotransmissão, embora o mecanismo permaneça obscuro. Talvez o
mais interessante, os resultados sugerem um importante papel
regulador para o terminal C da α-sinucleína menos conservado. As
mutações pontuais que causam a DP ocorrem dentro de uma pequena
região nas repetições de ligação à membrana N-terminal, mas a
regulação no C-terminal pode controlar a função da sinucleína na
degeneração, bem como a fisiologia. Original em inglês, tradução
Google, revisão Hugo (assunto muito difícil sobre a
alfa-sinucleína). Fonte: Nature.
