Un equipo dirigido por científicos del Instituto de Investigación Scripps TSRI ha desarrollado un nuevo método versátil que debería mejorar el descubrimiento de nuevos medicamentos y el estudio de proteínas.
El nuevo método permite a los investigadores encontrar rápidamente pequeñas moléculas que se unen a cientos de miles de proteínas en su entorno celular nativo. Estas moléculas, llamadas ligandos, pueden convertirse en herramientas importantes para estudiar cómo funcionan las proteínas en las células, lo que puede conducir ael desarrollo de nuevos fármacos. El método puede usarse incluso sin el conocimiento previo de objetivos de proteínas para descubrir moléculas de ligando que interrumpen un proceso biológico de interés e identificar rápidamente las proteínas a las que se unen.
"Esta nueva plataforma debería ser útil no solo para descubrir nuevos fármacos sino también para descubrir una nueva biología", dijo el coautor principal Christopher G. Parker, investigador asociado en el laboratorio del profesor TSRI Benjamin F. Cravatt, presidente de laDepartamento de Biología Química.
Esta investigación se publicó antes de la impresión el 19 de enero de 2017 en la revista Cell.
Búsqueda de nuevos socios para proteínas no dirigibles
Aproximadamente 25,000 proteínas están codificadas en el genoma humano, pero las bases de datos públicas enumeran ligandos conocidos para solo alrededor del 10 por ciento de ellas. Los biólogos han buscado durante mucho tiempo mejores herramientas para explorar esta tierra de incógnita.
El nuevo método implica el desarrollo de un conjunto de moléculas de ligando candidato pequeñas, pero estructuralmente variadas, conocidas como "fragmentos". Cada ligando candidato se modifica con un compuesto químico especial de modo que, cuando se une con afinidad moderada a una proteína asociada, se puede hacer que se adhiera permanentemente a ese compañero mediante una breve exposición a la luz UV. Una modificación adicional proporciona un control molecular mediante el cual los científicos pueden agarrar y aislar estos pares de ligando-proteína para su análisis.
Para una demostración inicial, el equipo reunió una pequeña "biblioteca" de ligandos candidatos cuyas características estructurales incluyen muchos que se encuentran en los medicamentos existentes. Al aplicar solo 11 de ellos a las células humanas, los investigadores identificaron más de 2,000 proteínas distintas que teníanunido a uno o más de los ligandos.
Estas proteínas unidas a ligandos incluyen muchas de las categorías, como los factores de transcripción, que anteriormente se habían considerado "no ligables" y, por lo tanto, no dirigibles con medicamentos. De hecho, solo el 17 por ciento de estas proteínas tienen ligandos conocidos,de acuerdo con la base de datos ampliamente utilizada de DrugBank.
Los investigadores utilizaron métodos adicionales para identificar, para muchas interacciones ligando-proteína, el sitio en la proteína donde se produjo el acoplamiento.
Los ligandos candidatos utilizados inicialmente para detectar parejas de unión a proteínas son generalmente demasiado pequeños para unirse a sus parejas lo suficientemente apretados como para interrumpir sus funciones en las células. Pero el equipo demostró que, en múltiples casos, estos pequeños "fragmentos" inicialeslos ligandos podrían desarrollarse en moléculas más grandes y complejas que muestran interacciones de mayor afinidad e interrumpen las funciones de su compañero de proteínas.
Un nuevo tipo de pantalla funcional
Para una demostración final, los químicos colaboradores en Bristol-Myers Squibb ayudan a crear una biblioteca de varios cientos de ligandos candidatos un poco más complejos. Con los colegas de TSRI, el profesor Enrique Sáez y el coautor Andrea Galmozzi, el equipo luego probó estos ligandos para encontrar cualquiereso podría promover la maduración de las células grasas adipocitos, un proceso que, en principio, puede aliviar la resistencia a la insulina que conduce a la diabetes tipo 2.
Las pantallas funcionales tradicionales de este tipo no identifican las proteínas u otras moléculas a través de las cuales ocurre el efecto en la célula. Pero con este nuevo método de descubrimiento, los investigadores encontraron rápidamente no solo un ligando que promueve fuertemente la maduración de los adipocitos sino también su compañero de unión, PGRMC2, una proteína de la que se sabía poco.
"Encontramos una nueva vía 'farmacológica', y también parece que hemos descubierto alguna nueva biología, a pesar del hecho de que la maduración de adipocitos y otras vías relacionadas con la diabetes ya se han estudiado mucho", dijo Parker.
"Con este método, esperamos explorar mucho más a fondo la farmacología de las proteínas humanas y acelerar las investigaciones de la biología de las proteínas", dijo Cravatt.
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Materiales proporcionado por El Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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