Imitant la fonction des protéines de signalisation: Vers Artificial Signal Therapy transduction

Les voies de transduction du signal jouent un rôle important dans pratiquement tous les processus cellulaire et permettent à la cellule de répondre rapidement à des signaux environnementaux. ¹ Ces voies sont souvent déclenchées par la liaison d'une molécule de signalisation à un récepteur extracellulaire, ce qui se traduit par l' activation des enzymes intracellulaires. L'amplification et la propagation de ce signal dans la cellule est médié par la fonction des protéines qui forment un réseau d'interactions protéine-protéine dans lequel les enzymes sont activées de manière réversible avec une spécificité élevée de signalisation. Parce que la dysrégulation de ces réseaux conduit souvent au développement du cancer, il y a eu beaucoup d' intérêt pour l' établissement d'une «thérapie de signal de transduction du cancer ', ² dans lequel les médicaments sont conçus pour perturber les voies de signalisation malignes. Nous avons récemment proposé une approche alternative pour signaler la thérapie de transduction qui repose sur la capacité des médicaments pour générer anormales des voies de transduction du signal. <sup> 3 En particulier, nous pensons que par la conception d' agents synthétiques qui imitent la fonction des protéines de signalisation, il serait possible de moduler la fonction de la cellule indirectement. Par exemple, ces réseaux artificiels peuvent permettre à des biomarqueurs protéiques pour activer les enzymes qui clivent promédicaments. En variante, ces mimétiques de protéines de signalisation pourraient être en mesure d'activer contre nature des voies de signalisation cellulaire, entraînant des effets thérapeutiques.

Pour démontrer la faisabilité de cette approche, nous avons récemment créé un «capteur chimique» synthétique ⁴ qui permet le facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) pour déclencher le clivage d'un promédicament anticancéreux en activant le glutathion-S-transférase (GST), qui est pas son partenaire de liaison naturel. La structure de ce «transducteur» se compose d'un anti-PDGF ADN aptamère qui a été modifié avec un inhibiteur de la TPS bivalent. Par conséquent, cet agent synthétique appartient à une famille de molécules ayant des sites de liaison àprotéines différentes, telles que ^5-7 inducteurs chimiques de dimérisation (CID) , ^8-10 et aussi pour le groupe de protéines de liants à base de conjugués de molécules d' oligonucléotides synthétiques. ^21/11

Les principes généraux sous-jacents à la conception de tels systèmes sont décrits ici et des protocoles détaillés pour la synthèse et le test du fonctionnement de ce «transducteur» avec des dosages enzymatiques classiques sont fournis. Ce travail est destiné à faciliter le développement de «transducteurs» supplémentaires de cette classe, qui peut être utilisé pour la médiation intracellulaire communication protéine-protéine et, par conséquent, pour induire artificiels voies de signalisation cellulaire.

La figure 1 décrit schématiquement les principes de fonctionnement des transducteurs «chimiques» synthétiques non naturels qui peuvent médier des communications protéine-protéine. Dans cette illustration, un «transducteur chimique», qui intègre des liants synthétiques pour la proteins I et II (liants I et II), permet la protéine II pour déclencher l'activité catalytique de la protéine I, qui ne fait pas son partenaire de liaison naturel. En l'absence de la protéine II, le transducteur se lie au site catalytique de l'enzyme (protéine I) et inhibe son activité (figure 1, l' état ii). La liaison du «transducteur» à la protéine II, cependant, favorise les interactions entre le liant I et la surface de la protéine II (figure 1, l' état iii), ce qui réduit son affinité envers la protéine I. En conséquence, la concentration efficace du ' transducteur libre »dans la solution est réduite, ce qui conduit à la dissociation de la protéine de transduction complexe I et à la réactivation de la protéine I (figure 1, l' état iv). Pris ensemble, ces étapes souligner trois principes fondamentaux qui sous-tendent la conception des «transducteurs» efficaces: (1) un «transducteur» devrait avoir un liant spécifique pour chacune des cibles protéiques, (2) l'betwe d'interactionen liant II et la protéine II devrait être plus forte que l'interaction entre le liant I et la protéine I, et (3) liant je dois être capable d'interagir avec la surface de la protéine II. Ce dernier principe ne requiert pas nécessairement que liant moi seul aurait une grande affinité et sélectivité pour la protéine II. Au lieu de cela, elle est basée sur nos études récentes qui montrent que l' introduction d' une molécule synthétique à proximité d'une protéine est de nature à favoriser les interactions entre cette molécule et la surface de la protéine ^19,22,23.

Figure 1:. Utilisation des principes de «transducteurs chimiques» Lorsque le «capteur chimique» est ajouté à une protéine active I (état i), il se lie à son site actif par le biais de liant I et inhibe son activité (état ii). En présence de la protéine II, cependant, la non liés "chimique transducer 'interagit avec la protéine II liant à travers II, qui favorise les interactions entre le liant I et la surface de la protéine II. Ce liant induit I-protéine interaction II réduit la concentration efficace de liant I, ce qui conduit à la dissociation de la «protéine de transducer' complexe I et de la protéine I réactivation (état iv). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure .