Los cuerpos de inclusión son agregados de tipos específicos de proteínas que se encuentran en las neuronas y en varias células de los tejidos , incluidos los glóbulos rojos , las bacterias , los virus y las plantas . Los cuerpos de inclusión o agregaciones de múltiples proteínas también se encuentran en las células musculares afectadas por la miositis por cuerpos de inclusión y la miopatía hereditaria por cuerpos de inclusión . [1]
Los cuerpos de inclusión en las neuronas pueden acumularse en el citoplasma o el núcleo , y están asociados con muchas enfermedades neurodegenerativas . [2] Los cuerpos de inclusión en las enfermedades neurodegenerativas son agregados de proteínas mal plegadas ( agresomes ) y son características de muchas de estas enfermedades, incluyendo los cuerpos de Lewy en la demencia con cuerpos de Lewy y la enfermedad de Parkinson , los cuerpos de inclusión de neuroserpina llamados cuerpos de Collins en la encefalopatía familiar con cuerpos de inclusión de neuroserpina , [3] los cuerpos de inclusión en la enfermedad de Huntington , los cuerpos de Papp-Lantos en la atrofia multisistémica , y varios cuerpos de inclusión en la demencia frontotemporal incluyendo los cuerpos de Pick . [4] Los cuerpos de Bunina en las neuronas motoras son una característica central de la esclerosis lateral amiotrófica . [5]
Otras inclusiones celulares habituales suelen ser inclusiones temporales de proteínas acumuladas, grasas, gránulos secretores u otros componentes insolubles. [6]
Los cuerpos de inclusión se encuentran en las bacterias como partículas de proteína agregada. Tienen una densidad más alta que muchos otros componentes celulares, pero son porosos. [7] Por lo general, representan sitios de multiplicación viral en una bacteria o una célula eucariota y generalmente consisten en proteínas de la cápside viral . Los cuerpos de inclusión contienen muy poca proteína del huésped, componentes ribosomales o fragmentos de ADN/ARN. A menudo contienen casi exclusivamente la proteína sobreexpresada y la agregación y se ha informado que son reversibles. Se ha sugerido que los cuerpos de inclusión son estructuras dinámicas formadas por un equilibrio desequilibrado entre las proteínas agregadas y solubles de Escherichia coli . Existe un creciente cuerpo de información que indica que la formación de cuerpos de inclusión ocurre como resultado de la acumulación intracelular de proteínas expresadas parcialmente plegadas que se agregan a través de interacciones hidrofóbicas o iónicas no covalentes o una combinación de ambas. [ cita requerida ]
Los cuerpos de inclusión tienen una membrana lipídica no unitaria (simple) [ cita requerida ] . Se cree clásicamente que los cuerpos de inclusión de proteínas contienen proteína mal plegada . Sin embargo, esto ha sido cuestionado, ya que la proteína fluorescente verde a veces fluorescerá en los cuerpos de inclusión, lo que indica cierta semejanza con la estructura nativa y los investigadores han recuperado proteína plegada de los cuerpos de inclusión. [8] [9] [10]
Cuando los genes de un organismo se expresan en otro organismo, la proteína resultante a veces forma cuerpos de inclusión. Esto suele ser cierto cuando se cruzan grandes distancias evolutivas: un ADNc aislado de Eukarya , por ejemplo, y expresado como un gen recombinante en un procariota corre el riesgo de la formación de agregados inactivos de proteína conocidos como cuerpos de inclusión. Si bien el ADNc puede codificar correctamente un ARNm traducible , la proteína resultante emergerá en un microambiente extraño. Esto a menudo tiene efectos fatales, especialmente si la intención de la clonación es producir una proteína biológicamente activa . Por ejemplo, los sistemas eucariotas para la modificación de carbohidratos y el transporte de membrana no se encuentran en procariotas . El microambiente interno de una célula procariota ( pH , osmolaridad ) puede diferir del de la fuente original del gen . Los mecanismos para plegar una proteína también pueden estar ausentes, y los residuos hidrófobos que normalmente permanecerían enterrados pueden estar expuestos y disponibles para la interacción con sitios expuestos similares en otras proteínas ectópicas . Los sistemas de procesamiento para la escisión y eliminación de péptidos internos también estarían ausentes en las bacterias . Los intentos iniciales de clonar insulina en una bacteria sufrieron todos estos déficits. Además, los controles precisos que pueden mantener baja la concentración de una proteína también estarán ausentes en una célula procariota , y la sobreexpresión puede dar como resultado que una célula se llene con proteína ectópica que, incluso si estuviera correctamente plegada, precipitaría saturando su entorno. [ cita requerida ]
Los cuerpos de inclusión son agregados de proteínas asociados a muchas enfermedades neurodegenerativas , acumulados en el citoplasma o núcleo de las neuronas . [2] Los cuerpos de inclusión de agregaciones de múltiples proteínas también se encuentran en células musculares afectadas por miositis por cuerpos de inclusión y miopatía por cuerpos de inclusión hereditaria . [1]
Los cuerpos de inclusión en las enfermedades neurodegenerativas son agregados de proteínas mal plegadas ( agresomes ) y son características de muchas de estas enfermedades, incluyendo los cuerpos de Lewy en las demencias con cuerpos de Lewy y la enfermedad de Parkinson , los cuerpos de inclusión de neuroserpina llamados cuerpos de Collins en la encefalopatía familiar con cuerpos de inclusión de neuroserpina , los cuerpos de inclusión en la enfermedad de Huntington , las inclusiones de Papp-Lantos en la atrofia multisistémica y varios cuerpos de inclusión en la demencia frontotemporal , incluyendo los cuerpos de Pick . [4] Los cuerpos de Bunina en las neuronas motoras son una característica central de la esclerosis lateral amiotrófica . [5]
Un glóbulo rojo (eritrocito) generalmente no tiene inclusiones en el citoplasma, pero pueden observarse en ciertos trastornos sanguíneos.
Hay tres tipos de inclusiones de glóbulos rojos:
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Ejemplos de cuerpos de inclusión virales en animales son
Eosinofílico citoplasmático (acidofílico)
Eosinofílico nuclear (acidofílico)
Basófilo nuclear -
Tanto nuclear como citoplasmáticamente.
Entre los ejemplos de cuerpos de inclusión virales en plantas [13] se incluyen las agregaciones de partículas virales (como las del virus del mosaico del pepino [14] ) y las agregaciones de proteínas virales (como las inclusiones cilíndricas de los potyvirus [15] ). Dependiendo de la planta y de la familia de virus de la planta, estas inclusiones se pueden encontrar en células epidérmicas, células del mesófilo y células estomáticas cuando el tejido vegetal se tiñe adecuadamente. [16]
Los polihidroxialcanoatos (PHA) son producidos por bacterias como cuerpos de inclusión. El tamaño de los gránulos de PHA está limitado en E. coli , debido a su pequeño tamaño. [17] Los cuerpos de inclusión de las células bacterianas no son tan abundantes intracelularmente, en comparación con las células eucariotas.
Los cuerpos R poliméricos se encuentran en el citoplasma bacteriano de algunos taxones y se cree que están involucrados en la liberación de toxinas. [18]
Entre el 70% y el 80% de las proteínas recombinantes expresadas en E. coli están contenidas en cuerpos de inclusión (es decir, agregados de proteínas). [19] La purificación de las proteínas expresadas a partir de cuerpos de inclusión generalmente requiere dos pasos principales: extracción de cuerpos de inclusión de las bacterias seguida de la solubilización de los cuerpos de inclusión purificados. La solubilización de los cuerpos de inclusión a menudo implica el tratamiento con agentes desnaturalizantes, como urea o cloruro de guanidina a altas concentraciones, para desagregar las proteínas colapsadas. La renaturalización sigue al tratamiento con agentes desnaturalizantes y a menudo consiste en diálisis y/o uso de moléculas que promueven el replegamiento de las proteínas desnaturalizadas (incluidos agentes caotópicos [7] y chaperonas). [20]
Las pseudoinclusiones son invaginaciones del citoplasma en los núcleos celulares , que pueden dar la apariencia de inclusiones intranucleares. Pueden aparecer en el carcinoma papilar de tiroides . [21]
Las enfermedades por cuerpos de inclusión se diferencian de las enfermedades amiloides en que los cuerpos de inclusión son necesariamente agregados intracelulares de proteína, mientras que el amiloide puede ser intracelular o extracelular. El amiloide también requiere polimerización de proteínas, mientras que los cuerpos de inclusión no. [22]
Los cuerpos de inclusión suelen estar formados por agregados desnaturalizados de proteínas inactivas. Aunque la renaturalización de los cuerpos de inclusión puede a veces dar lugar a la solubilización y la recuperación de proteínas activas, el proceso es todavía muy empírico, incierto y de baja eficiencia. A lo largo de los años se han desarrollado varias técnicas para evitar la formación de cuerpos de inclusión. Estas técnicas incluyen:
Los cuerpos de inclusión son partículas densas de proteína agregada que se refractan a electrones y que se encuentran tanto en los espacios citoplasmáticos como periplásmicos de
E. coli
durante la expresión de alto nivel de proteína heteróloga. En general, se supone que la expresión de alto nivel de proteína no nativa (superior al 2 % de la proteína celular) y proteína altamente hidrofóbica es más propensa a conducir a la acumulación como cuerpos de inclusión en
E. coli
. En el caso de proteínas que tienen enlaces disulfuro, se anticipa la formación de agregados de proteínas como cuerpos de inclusión ya que el entorno reductor del citosol bacteriano inhibe la formación de enlaces disulfuro. El diámetro de los cuerpos de inclusión bacterianos esféricos varía de 0,5 a 1,3 μm y los agregados de proteínas tienen una naturaleza amorfa o paracristalina según la localización. Los cuerpos de inclusión tienen una densidad más alta (~1,3 mg ml−1) que muchos de los componentes celulares y, por lo tanto, se pueden separar fácilmente mediante centrifugación de alta velocidad después de la disrupción celular. Los cuerpos de inclusión, a pesar de ser partículas densas, están altamente hidratados y tienen una arquitectura porosa.
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