Crédito:Universidad de Dundee
El descubrimiento de una nueva clase de enzima en biología humana por científicos de la Universidad de Dundee ha abierto una nueva área de investigación que podría beneficiar a los pacientes que padecen una variedad de trastornos neurológicos.
Estos trastornos incluyen las neuropatías adquiridas asociadas con la quimioterapia y la diabetes, ambos están en aumento y afectan significativamente la calidad de vida del paciente. Los investigadores dicen que también existe la posibilidad de ralentizar la progresión de una variedad de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson.
En un artículo publicado en la revista Naturaleza , El Dr. Satpal Virdee y sus colegas describen la nueva clase de enzima E3 conocida como MYCBP2, que funciona de forma diferente a otras, similar, enzimas y ofrece un nuevo potencial para las dianas farmacológicas.
El Dr. Virdee dijo:"Estos hallazgos son muy sorprendentes y existe un potencial real tangible para desarrollar fármacos para una variedad de afecciones neurológicas".
La enzima MYCBP2 es una de las más de 700 enzimas E3 en cada célula humana que están involucradas en un proceso llamado ubiquitilación. un regulador fundamental de la biología humana. Dundee es uno de los principales centros mundiales de investigación sobre ubicuilación.
Las enzimas E3 se han identificado como futuros objetivos farmacológicos muy prometedores para enfermedades como el cáncer, trastornos autoinmunes y neurodegeneración.
El Dr. Virdee y sus colegas de la Unidad de Ubiquitilación y Fosforilación de Proteínas del Consejo de Investigación Médica (MRC-PPU) en la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad encontraron que MYCBP2 opera de una manera única, transfiriendo selectivamente ubiquitina al aminoácido treonina químicamente distinto. Este "etiquetado" de los aminoácidos treonina con ubiquitina abre una nueva área de la biología celular.
El Dr. Virdee dijo:"Los libros de texto le dirán que la ubiquitilación es una modificación de los residuos de lisina. Aunque ha habido un puñado de informes que describen la ubiquitilación sin lisina, una ligasa E3 humana con actividad no lisina ha permanecido esquiva, por lo que este es un hallazgo muy significativo con fundamentos fundamentales.
"MYCBP2 también funciona de manera diferente a otras enzimas E3. la enzima tiene dos sitios activos y transmite la molécula de ubiquitina entre ellos. Esto abre nuevas estrategias para modular su actividad en beneficio terapéutico, ya que se ha demostrado que frenar MYCBP2 podría beneficiar a los pacientes que padecen una variedad de trastornos neurológicos.
El laboratorio de Virdee descubrió que MYCBP2 es una clase de E3 mecánicamente novedosa mediante la aplicación de tecnología de biología química conocida como perfil de proteínas basado en actividades. El perfil de proteínas basado en la actividad requiere una molécula de sonda química que se adapte a una clase de enzima en particular. El laboratorio de Virdee desarrolló con éxito sondas basadas en actividad para ligasas E3.
El Dr. Virdee dijo:"Esperamos que este hallazgo ilustre la importancia de financiar la investigación interdisciplinaria a largo plazo y estoy agradecido con la unidad de MRC por permitir que mi laboratorio haga precisamente eso. Las sondas son excelentes porque no tienen una suposición sesgada de lo que es una ligasa E3 debería ser. También nos dicen cuándo se encienden o apagan los E3, por lo que esperamos poder usar esta función para comprender otros E3 que podrían estar involucrados en procesos relevantes para la enfermedad ".
Las sondas se adhieren irreversiblemente a las enzimas E3 que tienen un tipo específico de actividad. El laboratorio de Virdee agregó sus sondas a extractos de células humanas e identificó todas las proteínas que fueron modificadas con su sonda por espectrometría de masas. Inesperadamente, MYCBP2 fue etiquetado.
Kuan-Chuan Pao, un doctorado estudiante en el laboratorio de Virdee que participó en la concepción de la sonda hasta este sorprendente descubrimiento biológico, dijo, "Es una especie de sueño hecho realidad para un estudiante de doctorado ver que su arduo trabajo diario realmente contribuye a un gran descubrimiento que expande nuestro conocimiento hacia las ciencias de la vida.
"Además, como químico capacitado, ha sido mi objetivo tender un puente entre la química y la biología, ejemplificado por las sondas químicas que utilizamos para responder o resolver cuestiones biológicas. Esperamos poder utilizar esta poderosa plataforma para acelerar el descubrimiento de fármacos en un futuro próximo y, mientras tanto, descubra una nueva biología más emocionante ".
Este estudio se llevó a cabo en colaboración con el profesor Daan van Aalten (Universidad de Dundee) y Kay Hofmann (Universidad de Colonia).
Profesor Dario Alessi, Director del MRC-PPU, dijo, "Me gustaría felicitar al Dr. Virdee y a su equipo por este descubrimiento impulsado por la curiosidad. Este es sin duda uno de los avances más asombrosos realizados en nuestra Unidad de MRC desde que soy su Director y abre la puerta a un área inexplorada de investigación biológica. que pueden tener fuertes vínculos para comprender mejor las enfermedades humanas ".