Recientemente, la acumulación de beta amiloide (Aβ) en el cerebro se ha vinculado al desarrollo de la enfermedad de Alzheimer (EA) a través de la formación de placas agregadas y ovillos neurofibrilares (NFT). Aunque previamente se demostró que las nanopartículas de carbono tienen potencial para abordar la EA, las interacciones de Aβ con dichas nanopartículas no se han estudiado extensivamente. En este trabajo, se utilizan simulaciones de dinámica molecular para simular las interacciones entre una sola capa atómica de óxido de grafeno (GO) y una fibrilla de Aβ de 12 monómeros. Estas interacciones se comparan además con aquellas entre GO y cinco monómeros individuales de Aβ para comprender mejor los cambios conformacionales en Aβ como monómero individual y como componente de la fibrilla de Aβ. Se encontró que de los 42 residuos de los monómeros de Aβ, los residuos 27-42 son los más afectados por la presencia de GO. Además, el análisis de estabilidad mediante RMSD, energías conformacionales y puentes salinos, junto con la energía no enlazante, ilustra que las interacciones Aβ-Aβ fueron interrumpidas y desmanteladas con éxito por GO. En general, las diferencias en las interacciones entre el Aβ monomérico, compuesto por cinco monómeros con GO, una fibrilla de Aβ con GO y monómeros de Aβ de control, ayudaron a dilucidar el potencial del GO para desenredar los ovillos de Aβ, tanto en el caso de monómeros individuales que forman un grupo como cuando forman parte de la fibrilla de Aβ.
Keywords:beta amiloide; óxido de grafeno; dinámica molecular; La enfermedad de Alzheimer
1. Introducción
Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), la enfermedad de Alzheimer (EA) es el tipo más común de demencia. Según un estudio, aproximadamente 5.8 millones de estadounidenses viven con EA, y se proyecta que esta cifra alcance los 14 millones para el año 2060. Por lo tanto, la EA se ha clasificado como la sexta causa principal de muerte entre los adultos estadounidenses.1Actualmente, no existe cura para la EA, a pesar de los grandes esfuerzos realizados para encontrarla, lo que ha impulsado la necesidad de centrarse en resolver la causa de la EA en lugar de sus efectos. Según el conocimiento actual, la causa de la EA es la acumulación de monómeros de beta amiloide (Aβ) en el cerebro, específicamente en el neocórtex cerebral.2]. Mientras que el descubrimiento de placas así como la presencia de ovillos neurofibrilares en el cerebro de personas con demencia fue realizado por Oskar Fisher y Lois Alzheimer a principios del siglo XX [3], la presencia de la proteína Aβ que compone las placas fue descubierta más recientemente a mediados de la década de 1980 por Glenner, Masters y Beyreuther [4,5].
El Aβ se ha caracterizado como un potenciador de la memoria y un modulador de la función mitocondrial. El amiloide se forma a partir de una proteína más grande llamada proteína precursora de amiloide (APP). Durante la secuencia de degradación, puede producirse una división tóxica en el Aβ-42, que se refiere a un Aβ que contiene 42 aminoácidos. La APP desempeña un papel crucial en el crecimiento y la maduración neuronal, mediante métodos propuestos como la especificación de la identidad celular, la regulación de la proliferación y la formación de células madre neuronales.6La APP es escindida por una de las dos enzimas principales, la beta secretasa y la alfa secretasa. Sin embargo, aún se desconoce la selectividad de una secretasa por la APP frente a la otra. En un cerebro sano, la alfa secretasa escinde la APP para formar sAPPalfa, que protege las neuronas, actúa como estabilizador y mejora la memoria. Por el contrario, la beta secretasa escinde la APP para crear sAPPbeta, que reduce las sinapsis durante el desarrollo neuronal. El resultado final de la selectividad de la beta secretasa es Aβ-42 o Aβ-40, que se refieren a Aβ con 42 o 40 aminoácidos.6,7Esta cadena específica de Aβ es particularmente desfavorable. La Aβ 42/40 forma cúmulos consigo misma al comenzar como dímeros, lo que a su vez genera agregados duros insolubles que residen entre las neuronas, se unen a sus extremos y erosionan la sinapsis. Esta erosión interrumpe la transferencia neuronal de información y la capacidad de la neurona para repararse y metabolizar.8,9]. Aunque aún se desconoce el mecanismo específico de plegamiento, se están realizando estudios para trazar un mapa completo de la formación del oligómero Aβ para identificar pasos específicos del mecanismo y detener la oligomerización antes de que suceda [10Dado que esta acción es un método prematuro para inhibir el desarrollo de la EA, una posible solución para eliminar los agregados de Aβ es la disolución. Por lo tanto, este estudio se centra en el efecto de disolver los oligómeros formados, en lugar de eliminar la capacidad de oligomerización de Aβ.