Funções da alfa Sinucleína

Apesar das funções da α-Syn não estarem totalmente esclarecidas, foram propostas diversas funções prováveis, incluindo o transporte e libertação vesicular, ligação a ácidos gordos e regulação fisiológica de certas enzimas, transportadores e neurotransmissores vesiculares, assim como funções neuroprotectoras (Breydo et al., 2012). Também diversas linhas de evidência sugerem que esta proteína desempenha

um papel importante a nível dos terminais pré-sinápticos relacionados com processos membranares (Bellucci, Navarria, et al., 2012; George, 2002).

De facto, o envolvimento desta proteína na regulação da apoptose neuronal e consequente protecção dos neurónios de diversos agentes estimuladores da apoptose foi comprovada (Da Costa, Ancolio, & Checler, 2000). Um estudo realizado em ratinhos knockout para todas as Sinucleínas (alfa, beta e gama) revelou uma disfunção dependente da idade, sugerindo uma contribuição importante destas proteínas a nível do funcionamento do sistema nervoso a longo prazo, sugerindo que estas proteínas são importantes para o funcionamento do sistema nervoso a longo prazo (Greten- Harrison et al., 2010).

A primeira evidência de uma possível função pré-sináptica da α-Syn surgiu aquando da sua descoberta, como já referido anteriormente, em vesículas colinérgicas da espécie Torpedo californica (Maroteaux et al., 1988). Em posteriores investigações, identificou-se esta proteína em placas de amilóide na Doença de Alzheimer, com elevados níveis de NAC, e análises subsequentes à região NAC da α- Sinucleína veio comprovar a localização pré-sináptica desta proteína (Iwai, Masliah, Yoshimoto, & Ge, 1995; Uéda et al., 1993).

A descoberta de expressão de mRNA da α-Syn em regiões do cérebro de pássaros jovens Mandarins relacionadas com o controlo do canto, onde ocorria um decréscimo dos níveis desta proteína durante a fase de aquisição do canto, em comparação com outras regiões do cérebro não envolvidas no canto sugere, também, o envolvimento da α-Syn na plasticidade sináptica (Clayton & George, 1998).

A supressão do gene da α-Syn em ratinhos levou a um aumento dos níveis de dopamina no nigrostrial em resposta a estímulos eléctricos, indicando que a α-Syn está implicada no controlo da actividade sináptica e que actua como um modulador da transmissão da dopamina. Contudo, a ausência desta proteína não é letal nem afecta a morfologia do cérebro dos ratinhos, sugerindo um papel não essencial da α-Syn no desenvolvimento neuronal e/ou a existência de vias compensatórias (Abeliovich et al., 2000; Cabin et al., 2002).

A α-Syn mostrou regular a produção de dopamina em culturas celulares através da sua interacção com a tirosina hidroxilase (TH), esta enzima actua como factor limitante na conversão de tirosina a L-DOPA na via de síntese de dopamina. Assim, uma expressão excessiva de α-Syn nas células reduz a actividade do promotor da TH, reduzindo os níveis do mRNA da proteína e consequentemente da proteína em si. Por

outro lado, a α-Syn também se liga à TH, impedindo a sua fosforilação e inibindo a sua activação através do aumento da actividade da proteína fostatase A2. Consistente com o papel da α-Syn na regulação da biossíntese da dopamina em culturas celulares, a redução da actividade da TH foi observada em diversos modelos de ratinhos com sobre-expressão de α-Syn WT (Venda, Cragg, Buchman, & Wade-Martins, 2010). Foi também demonstrado, que a α-Syn interage com a descarboxilase dos aminoácidos L- aromáticos (AADC), uma enzima que catalisa a conversão de L-dopa em dopamina. A sobre-expressão da α-Syn reduz a actividade da enzima AADC através da diminuição da fosforilação da enzima (Ozansoy & Başak, 2013; Venda et al., 2010; Yu et al., 2004)

Nos terminais pré-sinápticos, a α-Syn monomérica existe em equilíbrio entre a sua forma livre e a sua forma ligada, sendo a fracção ligada a membranas cerca de 15% (H.-J. Lee, Choi, & Lee, 2002). Esta forte associação com as estruturas vesiculares levou à formulação da hipótese de que a α-Syn possa regular a libertação e/ou turnover vesicular e exercer outras funções sinápticas no SNC (Clayton & George, 1998; Davidson et al., 1998; Uéda et al., 1993)..

A interacção da α-Syn com as membranas foi provada recentemente por um estudo que demonstrou que esta proteína possui a capacidade de inibir a fosfolipase D2, uma proteína localizada nas membranas plasmáticas e que está envolvida no transporte membranar, nomeadamente na exocitose, e na produção de ácido fosfastídico, sugerindo o envolvimento da α-Sinucleína no transporte membranar através de vesículas (Bellucci, Navarria, et al., 2012; Bendor, Logan, & Edwards, 2013). Para além disso, os lípidos podem facilitar a incorporação da α-Syn nas membranas assim como a elongação das fibrilas de α-Sinucleína o que indica que esta proteína pode estar envolvida na biogénese das membranas sinápticas (Gai et al., 2000). Diversas outras evidências suportam a hipótese da interacção da α-Syn com as membranas. De facto, um estudo já mencionado anteriormente, realizado por Abeliovich et al., demonstra que a supressão do gene da α-Syn em ratinhos provoca um aumento dos níveis de dopamina em resposta a estímulos eléctricos, reforça a hipótese de que a α- Syn está envolvida no controlo da actividade sináptica e que actua como modulador da transmissão dopaminérgica (Abeliovich et al., 2000). Para além disso, a depleção de α-Syn, in vitro, resulta numa diminuição das pools distais das vesículas pré- sinápticas em neurónios do hipocampo (Murphy, Rueter, Trojanowski, & Lee, 2000). Outro estudo realizado em ratinhos knockout para α-Syn demonstrou uma redução das

pools das vesículas sinápticas, implicando que a α-Syn endógena possa regular a mobilização das vesículas nos terminais nervosos (Cabin et al., 2002)

A α-Syn tem, também, a capacidade de interagir com diversas proteínas sinápticas, em particular foi provado que esta proteína pode interagir e modular as proteínas da família Rab, moduladoras essenciais do transporte membranar, exocitose e da libertação de vesículas sinápticas nas células neuronais (Chua & Tang, 2011; Dalfó, Barrachina, Rosa, Ambrosio, & Ferrer, 2004; Fukuda, 2008; Gitler et al., 2008). Para além disso, a α-Sinucleína pode ter a capacidade de modular o transporte vesicular através da interacção com a proteína receptora 1 da Rab prenilada (H. J. Lee, Kang, Lee, & Im, 2011). Desta forma, a α-Syn aparenta ter um papel modulador tanto na mobilização das vesículas sinápticas como no transporte membranar (Bellucci, Navarria, et al., 2012). Esta hipótese foi confirmada por um estudo em que ratinhos knockout para α-Syn apresentaram níveis diminuídos do transportador de dopamina (DAT) assim como uma diminuição no reuptake de dopamina no estrato dorsal em paralelo com um aumento concomitante de libertação basal de dopamina (Chadchankar, Ihalainen, Tanila, & Yavich, 2011). É de salientar que a expressão superficial de DAT depende das proteína SNARE, essenciais para a fusão de membranas e a exocitose das vesículas sinápticas e cuja função é regulada pela α-Syn (Burré et al., 2010; R. Chen, Furman, & Gnegy, 2010)

A hipótese da α-Syn desempenhar funções de chaperona foi considerada devido à sua capacidade de interagir com uma larga variedade de ligandos e proteínas celulares e à sua estrutura bioquímica. Foi demonstrado que a α-Sinucleína possui elevada homologia com o chaperona 14-3-3, tanto a nível estrutural como funcional (Ostrerova et al., 1999). Sabe-se que estas proteínas chaperona controlam a proliferação celular em mamíferos, regulam a exocitose e a actividade da proteína quinase C. Levando à hipótese de que a α-Sinucleína possa interagir com os terminais sinápticos de inúmeras proteínas que regulam a neurotransmissão da dopamina e, também, actuar como uma proteína chaperona, tendo uma função de protecção celular (Souza, Giasson, Lee, & Ischiropoulos, 2000; V. N. Uversky, 2007).

Em suma, o papel fisiológico da α-Syn permanece ainda pouco claro. Sabe-se que é expressa no cérebro e noutros tecidos tal como células hematopoéticas (Miller et al., 2004). Esta proteína, como referido anteriormente, possui a capacidade de ligação a lípidos e nos neurónios está associada às vesículas pré-sinápticas e à membrana plasmática (Jo, McLaurin, Yip, St George-Hyslop, & Fraser, 2000; Withers, George,

Banker, & Clayton, 1997). A associação da α-Syn com as vesículas é modulada pela actividade sináptica, em que a proteína sofre uma dissociação das vesículas após estimulação eléctrica dos neurónios (Bellani et al., 2010). Pensa-se que a α-Syn possui uma função não essencial na sinapse pois ratinhos knockout demonstraram anomalias na neurotransmissão (Martín, González-García, Milán, Fariñas, & Ceña, 2004).