_ Noua metodă de imagistică a proteinelor sprijină proiectarea noi medicamente inovatoare pentru cancer

Oamenii de știință au folosit cu succes o nouă tehnică imagistică pentru a determina structura și interacțiunile unui complex de proteine ​​care joacă un rol semnificativ în inițierea și progresia cancerului. Ei au arătat că este posibil să se utilizeze o formă de înaltă rezoluție de microscopie electronică criogenică (cryo-EM) pentru a obține o perspectivă mai bună asupra modului în care complexul proteic se leagă de moleculele de medicamente inhibitoare.

Complexul proteic-ciclina Kinaza de activare a kinazei dependente (CDK), cunoscută sub numele de CAK, s-a dovedit promițătoare ca țintă pentru medicamentele împotriva cancerului, așa că o înțelegere completă a compoziției sale moleculare ar trebui să faciliteze proiectarea bazată pe structură a unor tratamente noi și eficiente.

În plus, alți cercetători vor putea să aplice această nouă metodologie în propria lor activitate, astfel încât are potențialul de a ajuta descoperirea medicamentelor pe scară largă, atât din punct de vedere geografic, cât și între tipurile de cancer.

Studiul a fost condus de cercetători de la Institutul de Cercetare a Cancerului din Londra, care au colaborat cu grupuri de la Imperial College London și Thermo Fisher Scientific. Lucrarea a fost publicată în revista Nature Communications.

Cryo-EM este o tehnică de ultimă oră care dezvăluie structura detaliată a moleculelor biologice prin congelarea rapidă a probelor la sub -150°C și apoi trecerea unui fascicul. de electroni prin ele pentru a colecta imagini din diferite unghiuri. Aceste imagini merg către un computer, care le folosește pentru a crea un model tridimensional al moleculelor.

Deși cryo-EM este un instrument util în biologia structurală, rezoluția imaginilor pe care le produce poate fi limitativă. , și nu poate procesa întotdeauna suficiente informații pentru ca cercetătorii să obțină detaliile de care au nevoie într-un interval de timp rezonabil.

Confruntă cu această provocare, echipa condusă de ICR a decis să folosească un flux de lucru cryo-EM îmbunătățit. Cercetătorii au început prin a efectua screening rapid folosind un instrument cryo-EM mai puțin costisitor și mai ușor disponibil, care necesită ca specimenul să fie în vid. Ei au evaluat imaginile rezultate în timp ce colectarea datelor era încă în desfășurare și au progresat doar specimenele cu potențial ridicat la etapa următoare. Aici, au folosit o tehnologie numită pistol cu ​​emisie de câmp rece, care oferă imagini cu rezoluție mai mare și este ideal pentru obținerea de imagini detaliate ale complexelor moleculare mici.

Această abordare a permis cercetătorilor să obțină imagini excepționale, cu majoritatea la rezoluție de 2 angstrom (Å). Înainte de această lucrare, o rezoluție atât de mare a fost atinsă doar pentru un complex de proteine ​​de o dimensiune la fel de mică și nu a fost o țintă relevantă din punct de vedere medical. Echipa a arătat, de asemenea, că este posibil să se determine mai mult de 12 structuri cu o rezoluție de până la 4 Å pe zi, utilizând un microscop cu specificații înalte.

CAK este un complex proteic format din CDK7, ciclină H și MAT1. Este responsabil pentru activarea altor câteva CDK, care reglează ciclul celular și asigură replicarea exactă a ADN-ului în timpul diviziunii celulare. Dacă aceste CDK sunt activate anormal, acest lucru poate duce la creșterea necontrolată a celulelor canceroase. Datorită acestui fapt, CAK a fost identificat ca o țintă terapeutică promițătoare în cancer.

Șase medicamente experimentale care vizează CAK prin inhibarea CDK7 au fost avansate la studii clinice, dar dezvoltarea acestor compuși este foarte dificilă, deoarece structura site-ului activ pe diferite CDK-uri este foarte asemănătoare. Acest lucru face dificilă vizarea CDK7 fără a viza și alte CDK-uri.

În acest studiu, cercetătorii au determinat 16 structuri detaliate ale modulului catalitic al CAK, care este partea care facilitează reacțiile acestuia. Acestea au inclus structuri atât ale CAK în stare liberă, cât și ale CAK atunci când sunt legate de alte substraturi. Pe baza acestor structuri, echipa a reușit să dezvăluie anumite mecanisme ale selectivității CDK7 care ar trebui să pună bazele pentru proiectarea viitoare a inhibitorilor CDK7.

Primul autor Victoria Cushing, Ph.D. student la ICR, a spus: „Acest progres metodologic este cu adevărat interesant pentru comunitatea de biologie structurală. A depășit o provocare tehnică de lungă durată, permițându-ne să obținem atât rezoluție înaltă, cât și un randament ridicat. L-am folosit deja pentru a oferi o perspectivă detaliată asupra interacțiunile dintre CAK și inhibitorii săi, care ar trebui să susțină proiectarea terapiei de generație următoare.”

Autor principal, Dr. Basil Greber, lider de grup al grupului de Biologie structurală a complexelor de reparare a ADN-ului de la ICR, a spus: „Suntem încântați că am stabilit un cadru pentru aplicarea crio-EM la proiectarea medicamentului bazat pe structură. Va fi deosebit de util pentru proteinele țintă mici care nu pot fi cristalizate, pentru care metodele bazate pe structură erau anterior inaccesibile. Sperăm că munca noastră va permite oamenilor de știință din alte laboratoare și instituții sau din industrie să aplice această metodologie la descoperirea medicamentelor, extinzând considerabil sfera impactului acestuia.”

(Fluierul)