Cuerpos de inclusión

Los cuerpos de inclusión son agregados de tipos específicos de proteínas que se encuentran en las neuronas, una serie de células tisulares, incluidos los glóbulos rojos, las bacterias, los virus y las plantas. Los cuerpos de inclusión de 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.

Los cuerpos de inclusión en las neuronas pueden acumularse en el citoplasma o el núcleo y están asociados con muchas enfermedades neurodegenerativas. Los cuerpos de inclusión en las enfermedades neurodegenerativas son agregados de proteínas mal plegadas (agresores) y son características distintivas de muchas de estas enfermedades, incluidos los cuerpos de Lewy en las demencias con cuerpos de Lewy y la enfermedad de Parkinson, los cuerpos de inclusión de neuroserpinas llamados cuerpos de Collins en la encefalopatía familiar con inclusión de neuroserpinas. cuerpos de inclusión en la enfermedad de Huntington, cuerpos de Papp-Lantos en la atrofia multisistémica y varios cuerpos de inclusión en la demencia frontotemporal, incluidos los cuerpos de Pick. Los cuerpos de Bunina en las neuronas motoras son una característica central de la esclerosis lateral amiotrófica.

Otras inclusiones celulares habituales son a menudo inclusiones temporales de proteínas, grasas, gránulos secretores u otros componentes insolubles acumulados.

Los cuerpos de inclusión se encuentran en las bacterias como partículas de proteína agregada. Tienen una densidad mayor que muchos otros componentes celulares pero son porosos. 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 ribosómicos 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 desequilibrio entre proteínas agregadas y solubles de Escherichia coli. Existe un creciente conjunto de información que indica que la formación de cuerpos de inclusión se produce como resultado de la acumulación intracelular de proteínas expresadas parcialmente plegadas que se agregan a través de interacciones iónicas o hidrofóbicas no covalentes o una combinación de ambas.

Composición

Los cuerpos de inclusión tienen una membrana lipídica no unitaria (única). Clásicamente se piensa que los cuerpos de inclusión proteicos contienen proteínas mal plegadas. Sin embargo, esto ha sido cuestionado, ya que la proteína verde fluorescente a veces emite fluorescencia en los cuerpos de inclusión, lo que indica cierta semejanza con la estructura nativa y los investigadores han recuperado proteínas plegadas de los cuerpos de inclusión.

Mecanismo de formación

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 formar agregados inactivos de proteínas conocidos como cuerpos de inclusión. Si bien el ADNc puede codificar adecuadamente un ARNm traducible, la proteína resultante surgirá 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 membranas no se encuentran en los procariotas. El microambiente interno de una célula procariótica (pH, osmolaridad) puede diferir del de la fuente original del gen. También pueden faltar mecanismos para plegar una proteína, y los residuos hidrofóbicos que normalmente permanecerían enterrados pueden quedar expuestos y disponibles para interactuar con sitios expuestos similares en otras proteínas ectópicas. Los sistemas de procesamiento para la escisión y eliminación de péptidos internos tampoco estarían presentes en las bacterias. Los intentos iniciales de clonar insulina en una bacteria sufrieron todos estos déficits. Además, los finos controles que pueden mantener baja la concentración de una proteína también faltarán en una célula procariótica, y la sobreexpresión puede resultar en llenar una célula con proteína ectópica que, incluso si estuviera plegada adecuadamente, precipitaría al saturar su entorno. .

En las neuronas

Los cuerpos de inclusión son agregados de proteínas asociados con muchas enfermedades neurodegenerativas, acumulados en el citoplasma o núcleo de las neuronas. Los cuerpos de inclusión de 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.

Los cuerpos de inclusión en las enfermedades neurodegenerativas son agregados de proteínas mal plegadas (agresores) y son características distintivas de muchas de estas enfermedades, incluidos los cuerpos de Lewy en las demencias con cuerpos de Lewy y la enfermedad de Parkinson, los cuerpos de inclusión de neuroserpinas llamados cuerpos de Collins en la encefalopatía familiar con cuerpos de inclusión de neuroserpinas, cuerpos de inclusión en la enfermedad de Huntington, inclusiones de Papp-Lantos en la atrofia multisistémica y varios cuerpos de inclusión en la demencia frontotemporal, incluidos los cuerpos de Pick. Los cuerpos de Bunina en las neuronas motoras son una característica central de la esclerosis lateral amiotrófica.

En los glóbulos rojos

Normalmente un glóbulo rojo no contiene inclusiones en el citoplasma. Sin embargo, puede observarse debido a ciertos trastornos hematológicos.

Hay tres tipos de inclusiones de glóbulos rojos:

1. Developmental organelles
   1. Cuerpos Howell-Jolly: pequeños fragmentos redondos del núcleo resultantes de la karyorrhexis o la desintegración nuclear del reticulocito tardío y manchas rojizas azules con la mancha de Wright.
   2. Estrechos basófilos – estos estreñimientos son finos o gruesos, azul profundo a púrpura inclusión que aparece en eritrocitos en la mancha de un Wright seco.
   3. Los cuerpos pappenheimer son gránulos laterales pequeños, irregulares, de color oscuro que aparecen cerca de la periferia de un eritrocito joven en una mancha Wright.
   4. Células rojas policrotofílicas – células rojas jóvenes que ya no tienen núcleo pero todavía contienen algunos ARN.
   5. Anillos de Cabot – estructura similar al anillo y puede aparecer en eritrocitos en anemia megablástica o en anemias severas, envenenamiento por plomo y en diserythropoiesis, en la que se destruyen eritrocitos antes de ser liberados de la médula ósea.
2. Precipitación anormal de hemoglobina
   1. Cuerpos heinz – cuerpos redondos, inclusiones refractiles no visibles en la película de la mancha de Wright. Se identifican mejor por manchas supravitales con tintes básicos.
   2. Hemoglobina Las inclusiones H – alfa talasemia, los cuerpos de inclusión verde-azul aparecen en muchos eritrocitos después de que cuatro gotas de sangre se incuban con 0,5m L de brillante cresil azul durante 20 minutos a 37 °C.
3. Inclusión protozoana
   1. Paludismo
   2. Babesia

En los glóbulos blancos

• Cuerpo de barro
• Inclusión verde crítica
• Howell-Jolly body-like inclusions (HJBLi)
• Los cuerpos de Russell son inclusiones de inmunoglobulina encontradas en células plasmáticas atípicas. Los cuerpos de Russell se agrupan en grandes números desplazando el núcleo celular al borde, y la célula se llama entonces una célula Mott.

En virus

Ejemplos de cuerpos de inclusión virales en animales son

Eosinófilo citoplasmático (acidófilo)-

• Cuerpos de Downie en cowpox
• Cuerpos de negri en la rabia
• Cuerpos guarnieri en vaccinia, variola (smallpox)
• Cuerpos de Paschen en variola (smallpox)
• Bollinger bodies in fowlpox
• Molluscum bodies in Molluscum contagiosum
• Cuerpos de inclusión eosinofílica en la enfermedad corporal de inclusión boid

Nuclear eosinófilo (acidófilo)-

• Cowdry bodies type A in Herpes simplex virus and Varicella zoster virus
• Cuerpos de Torres en fiebre amarilla
• Cowdry bodies type B in polio and adenovirus

Basófilo nuclear-

• Cowdry body type B in adenovirus
• "Aparición ocular" en Cytomegalovirus

Tanto nuclear como citoplasmático-

• Cuerpos de Warthin-Finkeldey en el sarampión y el VIH/SIDA

Ejemplos de cuerpos de inclusión virales en plantas incluyen agregaciones de partículas virales (como las del virus del mosaico del pepino) y agregaciones de proteínas virales (como las inclusiones cilíndricas de los potyvirus). Dependiendo de la planta y de la familia de virus vegetales, estas inclusiones se pueden encontrar en células epidérmicas, células mesófilas y células estomáticas cuando el tejido vegetal se tiñe adecuadamente.

En bacterias

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. 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 participan en la liberación de toxinas.

Aislamiento de proteínas

Entre el 70% y el 80% de las proteínas recombinantes expresaban E. coli están contenidos en cuerpos de inclusión (es decir, agregados de proteínas). La purificación de las proteínas expresadas a partir de cuerpos de inclusión suele requerir dos pasos principales: la extracción de los cuerpos de inclusión de las bacterias seguida de la solubilización de los cuerpos de inclusión purificados. La solubilización de cuerpos de inclusión a menudo implica el tratamiento con agentes desnaturalizantes, como urea o cloruro de guanidina en 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 proteínas desnaturalizadas (incluidos agentes caotópicos y chaperonas).

Pseudo-inclusiones

Pseudoinclusiones son invaginaciones del citoplasma hacia los núcleos celulares, que pueden dar la apariencia de inclusiones intranucleares. Pueden aparecer en el carcinoma papilar de tiroides.

Enfermedades que afectan a los cuerpos de inclusión

Las enfermedades con cuerpos de inclusión se diferencian de las enfermedades por amiloide en que los cuerpos de inclusión son necesariamente agregados intracelulares de proteínas, mientras que el amiloide puede ser intracelular o extracelular. El amiloide también requiere la polimerización de proteínas donde los cuerpos de inclusión no la necesitan.

Prevención de cuerpos de inclusión en bacterias

Los cuerpos de inclusión a menudo están formados por agregados desnaturalizados de proteínas inactivas. Aunque la renaturalización de los cuerpos de inclusión puede conducir en ocasiones a la solubilización y 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 prevenir la formación de cuerpos de inclusión. Estas técnicas incluyen:

• El uso de promotores más débiles para frenar la tasa de expresión de proteínas
• El uso del número de copia baja plasmides
• La coexpresión de chaperona (como GroES-GroEL y DnaK-DnaJ-GrpE)
• El uso específico E. coli cepas como (AD494 y Origami)
• Fusionar la proteína objetivo a un socio soluble
• Bajar la temperatura de expresión