Los investigadores de LMU han desarrollado un método que permite que los receptores de la superficie celular se enciendan y apaguen a voluntad. La técnica promete proporcionar nuevos conocimientos sobre las funciones de los receptores y sus efectos sobre las vías de señalización intracelular.

Los receptores transmembrana acoplados a proteína G (GPCR) están íntimamente involucrados en la regulación de una amplia gama de procesos biológicos. Funcionan uniendo moléculas mensajeras extracelulares, como las hormonas, y activando los relés de señalización intracelular que alteran las funciones celulares de formas específicas. No es sorprendente, los defectos funcionales en estos receptores unidos a la membrana a menudo conducen a trastornos fisiológicos crónicos. Esto explica por qué una gran proporción de la investigación farmacológica actual se centra en encontrar fármacos que se dirijan a GPCR específicos. Una colaboración de investigación que involucra a grupos liderados por los profesores Anja Hoffmann-Röder (Profesora de Química Orgánica) en LMU, Dirk Trauner (anteriormente LMU, ahora en la Universidad de Nueva York) y David Hodson (Universidad de Birmingham) ahora ha diseñado un conjunto de moléculas con las que los GPCR (y potencialmente otros tipos de receptores) pueden activarse y desactivarse farmacológicamente a voluntad. Estos agentes prometen descubrir nuevos aspectos de los mecanismos moleculares que subyacen a las acciones de los receptores, y al hacerlo, debería facilitar el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas. Los nuevos hallazgos aparecen en la revista en línea. Ciencia Central ACS .

El nuevo estudio se basa en trabajos anteriores en los que el equipo había desarrollado un sistema farmacológico dependiente de la luz con la ayuda de "etiquetas SNAP". Una etiqueta SNAP es una proteína de unión que puede introducirse en una proteína receptora diana por medios genéticos. Su propósito es actuar como un sitio de unión para la unión de un ligando sintético, que luego puede modular la señalización del receptor, es decir, activar o bloquear la activación. El nuevo artículo describe la aplicación de esta técnica a un receptor llamado GLP-1R, que regula la secreción de insulina. Por tanto, presenta un objetivo atractivo para el desarrollo de fármacos con los que tratar la diabetes. "Usamos como ligando una hormona natural que estaba equipada con una extensión sintética que actúa como un adaptador que está unido covalentemente por la etiqueta SNAP. La unión de la hormona activa el receptor, mientras que la conexión directa del adaptador a la etiqueta SNAP asegura que el receptor se mantenga en el estado ON, "explica Tom Podewin (Instituto Max Planck de Investigación Médica), primer autor conjunto del nuevo estudio y hasta 2017 estudiante de doctorado en el grupo de Hoffmann-Röder. La unión del extremo del adaptador a la etiqueta SNAP une eficazmente el ligando al receptor. Sin embargo, el adaptador está conectado de manera flexible al sitio de unión de hormonas del receptor a través de un enlace disulfuro, que se puede romper fácilmente mediante la adición de un agente reductor. Este truco permite que la hormona se libere de su sitio de unión, invirtiendo así la interacción y apagando el receptor nuevamente.

Para demostrar la versatilidad de este enfoque de 'farmacología atada', el equipo utilizó un ligando sintético diferente para activar un receptor que controla la secreción de la hormona del crecimiento. "Nuestros ligandos son en realidad las moléculas unidas más grandes conocidas que se ha demostrado que actúan como activadores o agonistas de los receptores unidos a la membrana. Esto prueba que la farmacología unida no se limita al uso de moléculas pequeñas, pero puede extenderse a péptidos y tal vez incluso a proteínas, ", Señala Hoffmann-Röder.

Dado que la unión a la etiqueta SNAP es covalente, el ligando activador no puede liberarse fácilmente del receptor en ausencia de un agente reductor. Normalmente, Los GPCR activados se eliminan rápidamente de la membrana celular y se transportan a las vesículas intracelulares. Una vez ahí, sus ligandos se disocian y luego se reciclan a la superficie celular. Sin embargo, los investigadores encontraron, para su sorpresa, que la unión del ligando sintético inhibe este proceso de reciclaje, atrapando el receptor en la vesícula. "La capacidad de unir de forma duradera cualquier ligando, ya sea un agente farmacológico o una etiqueta para su uso en bioimágenes, a un receptor adecuadamente modificado ofrece nuevas oportunidades para la manipulación y caracterización de vías de señalización complejas en las células, "agrega el primer autor conjunto Johannes Broichhagen. Él y sus colegas creen que el nuevo método permitirá comprender mejor los receptores y sus funciones, lo que sin duda tendrá repercusiones para el desarrollo de fármacos en el futuro.