Una nueva prueba para mostrar las propiedades de enzimas biológicamente importantes podría ayudar a agilizar el desarrollo de nuevos tratamientos.

"Centelleo, centelleo, pequeña quinasa. Cómo me pregunto qué forma tienes ... "

Puede que no sea la mejor canción de cuna, pero un enfoque que ve a las proteínas "centellear" como estrellas en el cielo nocturno está proporcionando nuevos conocimientos sobre una clase importante de enzimas implicadas en las enfermedades.

Al marcar las enzimas con tintes fluorescentes, Los investigadores de Imperial han podido revelar nuevas características, que dicen que podría ayudar a desarrollar mejores medicamentos para las infecciones parasitarias, enfermedad inflamatoria y cáncer.

Las enzimas, llamadas proteína quinasas, ayudar a regular las células y coordinar sus respuestas a lo que sucede a su alrededor en el cuerpo. Son muy importantes en la señalización celular y dan la alarma cuando el ADN de la célula está dañado. dando inicio a la respuesta.

Sin embargo, cuando las enzimas fallan, pueden causar una gran cantidad de problemas aguas abajo, como el crecimiento descontrolado, conducen a tumores, lo que los ha convertido en un objetivo atractivo para los fabricantes de medicamentos que desarrollan nuevos tratamientos contra el cáncer.

Investigaciones anteriores sobre su estructura han revelado que las enzimas tienen formas 'activas' e 'inactivas', dependiendo de la forma y posición de un 'bucle de activación'. Más allá de esto, sin embargo, no fue posible medir cómo las enzimas cambiaron entre estados, o si necesitaban una molécula para convertir, y podría ser difícil estabilizar su estado.

Ahora, un grupo dirigido por la Dra.Charlotte Dodson, un investigador en el Instituto Nacional del Corazón y los Pulmones de Imperial, ha encontrado una manera de mostrar la proporción de formas activas e inactivas y cómo cambia la enzima en respuesta a moléculas e inhibidores.

"Sabemos desde hace unos 15 años por las estructuras cristalinas que estas enzimas se dividen en dos clases estructuralmente, ", explicó el Dr. Dodson." En la forma activa, la enzima está 'lista para funcionar' y para llevar a cabo su función biológica, pero en su forma inactiva es incapaz de hacer su trabajo ".

Estados de conmutación

Trabajando en colaboración con el Instituto de Investigación del Cáncer, El laboratorio del Dr. Dodson pudo etiquetar marcadores fluorescentes en dos regiones diferentes de la enzima.

Cuando las enzimas estaban en estado activo, las moléculas de colorante estaban muy separadas y presentaban fluorescencia, apareciendo como puntos brillantes bajo el microscopio. Cuando las enzimas cambiaron al estado inactivo, las dos regiones marcadas con el tinte entraron en estrecho contacto, apagando el tinte y haciendo brillar la fluorescencia.

Dependiendo de si agregaron moléculas que promovieron estados activos o inactivos, el equipo descubrió que podían alterar la proporción de estados en una muestra, y pudieron medirlo como un cambio en la fluorescencia.

"Al medir la fluorescencia, podemos decir en qué forma están las quinasas, ", dijo el Dr. Dodson." Cuando hacemos esto continuamente a lo largo del tiempo y observamos moléculas individuales con un microscopio, parece un cielo nocturno con muchos puntitos centelleantes.

"Debido a que podemos medir la fluorescencia de moléculas individuales, sabemos que están cambiando de solución, y esto es algo que nadie ha podido hacer antes ".

Según los investigadores, en la práctica, el enfoque podría usarse para ayudar a refinar los medicamentos que se dirigen a las enzimas al mostrar cómo afectan la combinación de estados activos e inactivos.

Por ejemplo, si un inhibidor empujaba una muestra de quinasas a 70% inactiva 30% activa, los fabricantes de medicamentos podrían modificar la molécula y medir el impacto en una población de quinasas. Si después de ajustar el fármaco la mezcla cambia a 90% inactiva, mostraría que el inhibidor está teniendo un efecto mayor que antes.

El cáncer es actualmente el mayor objetivo de los inhibidores de cinasas. con un mercado estimado en $ 30 mil millones (USD) o más, pero los investigadores están explorando el papel de las quinasas en otras áreas, incluidas las enfermedades del corazón y los pulmones.

El Dr. Dodson agregó:"Hemos desarrollado la prueba y realizado una prueba de principio en una quinasa en particular para demostrar que funciona y explorar lo que está sucediendo. El siguiente paso es tomar las cosas y aplicar esto a otras quinasas de interés .

"Creo que a medida que más y más personas se dan cuenta de que estas enzimas son importantes en otras enfermedades, el conocimiento obtenido de la oncología se puede transferir a nuevas áreas de terapia ".

Añadió:"Cuanta más información podamos proporcionar en la etapa de diseño del desarrollo de fármacos, el mejor. Al utilizar este enfoque, podríamos permitir a los fabricantes de medicamentos diseñar nuevos tratamientos de manera más eficiente, lo que podría ahorrar tiempo y dinero. Podría dar lugar a que nuevos inhibidores lleguen a la clínica más rápido ".