Imitieren die Funktion von Signalproteinen: Gegen künstliches Signal Transduction Therapie

Signaltransduktionswege spielt eine bedeutende Rolle in praktisch allen zellulären Prozess und damit die Zelle rasch auf Umgebungssignale zu reagieren. ¹ Diese Wege häufig durch die Bindung eines Signalmoleküls an einen extrazellulären Rezeptor ausgelöst werden, die in der Aktivierung von intrazellulären Enzymen führt. Verstärkung und Ausbreitung dieses Signals innerhalb der Zelle wird durch die Funktion vermittelt Proteine ​​von Signalisierungs, die ein Netzwerk von Protein-Protein-Wechselwirkungen bilden, in denen Enzyme mit hoher Spezifität reversibel aktiviert werden. Da Dysregulation dieser Netze führt häufig zur Entwicklung von Krebs, hat es bei der Einrichtung "Signaltransduktion Therapie von Krebs" viel Interesse gewesen, ² , wobei Medikamente wurden entwickelt , um bösartige Signalwege zu stören. Vor kurzem haben wir einen alternativen Ansatz zur Signaltransduktion Therapie, die beruht auf der Fähigkeit von Arzneimitteln zu erzeugen unnatürliche Signaltransduktionswege vorgeschlagen. <sup> 3 Insbesondere glauben wir, dass synthetische Wirkstoffe durch die Gestaltung, die die Funktion von Signalproteinen nachahmen, wäre es möglich , die Zelle die Funktion indirekt zu modulieren. Beispielsweise können diese künstlichen Netzwerken Proteinbiomarker ermöglichen Enzyme zu aktivieren, die Prodrugs abspalten. Alternativ könnten diese Signalprotein-Mimetika können unnatürliche Zelle Signalwege zu aktivieren, in therapeutischen Wirkungen zur Folge hat.

Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu demonstrieren, haben wir vor kurzem eine synthetische "chemische Wandler ^'4 , die durch Aktivierung von Glutathion-s-Transferase (GST), das von Blutplättchen abstammenden Wachstumsfaktor (PDGF) auszulösen , die Spaltung eines Antikrebs – Prodrug ermöglicht ist nicht seine natürlichen Bindungspartner. Die Struktur dieses "Wandler" besteht aus einem anti-PDGF-Aptamer-DNA, die mit einem bivalenten Inhibitor für GST modifiziert wird. Daher gehört diese synthetische Mittel auf eine Familie von Molekülen mit Bindungsstellenverschiedene Proteine, ^5-7 wie chemische Induktoren der Dimerisierung (CIDs) ^8-10 und auch an die Gruppe von Protein-Bindemittel auf Basis von Oligonukleotid-synthetisches Molekül – Konjugate. ^11-21

Die allgemeinen Prinzipien der Konstruktion solcher Systeme zugrundeliegende Aufgabe wird hierin beschrieben und detaillierte Protokolle zum Synthetisieren und Testen der Funktion dieses "Wandler" mit herkömmlichen enzymatischen Assays bereitgestellt. Diese Arbeit soll zusätzlichen "Wandler" dieser Klasse zu erleichtern entwickeln, die verwendet werden können intrazelluläre Protein-Protein-Kommunikation zu vermitteln und folglich künstliche Zellsignalwege induzieren.

1 schematisch beschreibt die Arbeitsweise von synthetischen "chemische Sensoren" , die unnatürliche Protein-Protein – Kommunikation vermitteln kann. In dieser Darstellung eine "chemische Wandler", die für Prot synthetische Bindemittel integrierteins I und II (Bindemittel I und II), ermöglicht Protein II die katalytische Aktivität des Proteins auszulösen I, die nicht ihren natürlichen Bindungspartner ist. In Abwesenheit von Protein II bindet der Wandler die katalytische Stelle des Enzyms (Proteins I) und inhibiert seine Aktivität (Abbildung 1, Zustand II). Die Bindung des "Transducer" zum Protein II, jedoch fördert Wechselwirkungen zwischen Bindemittel I und der Oberfläche des Protein II (Abbildung 1, Zustand III), die als Ergebnis ihrer Affinität zu Protein I. reduziert, die effektive Konzentration des ' frei "Wandler in der Lösung verringert wird , was dazu führt zur Dissoziation des Wandlers-Protein – Komplex I und Reaktivierung von Protein I (Abbildung 1, Zustand iv). Zusammengenommen markieren diese Schritte drei Grundsätze für die Gestaltung effizienter "Wandler" zugrunde liegen: (1) ein "Wandler" sollte für jeden der Protein-Targets ein spezifisches Bindemittel haben, (2) die Interaktion between Bindemittel II und Protein sollte II als die Wechselwirkung zwischen Bindemittel I und Protein I, und (3) Bindemittel stärker I der Lage mit der Oberfläche des Proteins zu interagieren II sein müssen. Das letzte Prinzip erfordert nicht unbedingt, dass Bindemittel Ich hätte allein eine hohe Affinität und Selektivität gegenüber Protein II. Stattdessen wird es auf unserer jüngsten Studien basieren , die zeigten , daß ein Protein , ein synthetisches Molekül in die Nähe bringen wahrscheinlich Wechselwirkungen zwischen diesem Molekül und der Oberfläche des Proteins zu fördern. ^19,22,23

Abb . 1: Funktionsprinzipien von "chemischen Wandler" Wenn die "chemische Wandler" zu einem aktiven Protein hinzugefügt I (Zustand i), bindet es an seine aktive Stelle durch Bindemittel I und hemmt ihre Aktivität (Zustand ii). In Gegenwart von Protein II jedoch die ungebundene "chemische transducer 'in Wechselwirkung mit Protein II durch Bindemittel II, die II Wechselwirkungen zwischen Bindemittel I und der Oberfläche des Proteins fördert. Dieser induzierte Bindemittel I-Protein II Wechselwirkung reduziert die effektive Konzentration des Bindemittels I, die zur Dissoziation des 'transducer'-Protein führt I – Komplex und zur Protein Reaktivierung I (Stand iv). Bitte hier klicken um eine größere Version dieser Figur zu sehen .