Para que el azúcar tenga un sabor dulce y para que el café sea estimulante, o incluso para que se vea la luz, primero, todos necesitan aterrizar en un receptor acoplado a proteína G. Ubicuo y diverso, Estos receptores son el sistema de detección química de una célula:detectan sustancias en el entorno e inician vías intracelulares que subyacen prácticamente a todos los procesos fisiológicos, desde el gusto y la visión hasta la regulación hormonal y la comunicación neuronal. Casi un tercio de todos los fármacos terapéuticos actúan uniéndose a estos receptores de la superficie celular.

Sin embargo, ha sido difícil encontrar más objetivos farmacológicos entre este grupo, y una nueva investigación podría explicar por qué. Los científicos de Rockefeller han descubierto que muchos de estos receptores, de los cuales hay casi 800, interactuar con las llamadas proteínas modificadoras de la actividad del receptor, o RAMPAS, haciendo que adopten configuraciones diferentes dentro del cuerpo que en el laboratorio.

El hallazgo fue posible gracias a una nueva técnica que puede examinar cientos de receptores a la vez para revelar RAMP previamente desconocidas que afectan su estructura y función. Información obtenida de esta investigación, descrito en Avances de la ciencia , podría tener implicaciones importantes para el descubrimiento de fármacos y ayudar a los investigadores a comprender una serie de enfermedades.

Un componente faltante

Aunque ampliamente estudiado, Los receptores acoplados a proteína G aún resultan difíciles de alcanzar. Muchos fármacos que se dirigen a ellos con éxito en estudios preclínicos finalmente fracasan en ensayos en humanos. Y para más de cien de estos receptores, los científicos ni siquiera han podido identificar a qué hormona o proteína del cuerpo se unen.

"Una hipótesis es que falta algún componente, "dice Thomas P. Sakmar, el profesor Richard M. e Isabel P. Furlaud y director del Laboratorio de Biología Química y Transducción de Señales de Rockefeller. "Ese componente podría ser la RAMPA".

Las RAMP se descubrieron por casualidad hace 20 años cuando un equipo de investigadores que trabajaba en un receptor acoplado a proteína G, o GPCR, Se encontró con un problema extraño:el mismo receptor se expresa en dos líneas celulares diferentes unidas a compuestos diferentes. Esta variación, los investigadores encontraron, se explica por una proteína accesoria presente en una línea celular y no en la otra.

Hoy en día hay tres RAMP conocidas que forman complejos con GPCR, que conduce a un cambio en la configuración del receptor y, por lo tanto, en su afinidad por una hormona o un fármaco. Investigaciones anteriores encontraron que esto es cierto para un puñado de GPCR, pero los científicos sospechaban que cuando se trata de RAMP, solo veían la punta del iceberg.

Por ejemplo, Las mutaciones de RAMP están relacionadas con varias enfermedades y su eliminación en ratones conduce a una amplia gama de resultados. "Diferentes líneas de evidencia sugieren que interactúan con muchos más GPCR de los que hemos apreciado, "dice Emily Lorenzen, estudiante de posgrado en el laboratorio de Sakmar.

Los propios estudios de Lorenzen, publicado en 2017 y 2019, confirmó esta sospecha, así que decidió echar un vistazo más de cerca.

La gran busqueda

Con tres RAMP y 775 receptores, buscar entre todas las combinaciones posibles es una tarea abrumadora. Lorenzen sabía que tenía que desarrollar un ensayo para seleccionar simultáneamente una gran cantidad de proteínas y sus posibles interacciones.

La idea la envió a Suecia para colaborar con científicos del Instituto Karolinska, KTH Real Instituto de Tecnología, y Laboratorio de Ciencias para la Vida. El equipo obtuvo anticuerpos del proyecto Human Protein Atlas que acoplaron a perlas magnéticas, y luego se incuban con una mezcla líquida de células diseñadas para hacer una combinación de RAMP y receptor.

Las cuentas vienen precoloreadas con 500 tintes diferentes, y las RAMP se pueden detectar con un segundo, anticuerpo fluorescente. A medida que las perlas pasan a través de un instrumento de detección en un solo archivo, se leen sus ID de color y se identifican sus receptores y RAMP asociados.

En el artículo de Science Advances, el equipo presenta sus hallazgos de probar la técnica en 23 GPCR. Los resultados no solo validaron interacciones conocidas, pero también reveló interacciones RAMP no identificadas previamente en receptores adicionales.

"Me hubiera gustado encontrar una o dos interacciones nuevas, "Dice Lorenzen." En cambio, tenemos alrededor de una docena ".

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Inspirado por este éxito, el equipo está aplicando la técnica al resto de los receptores con el objetivo de mapear sus interacciones con los tres RAMP, "creando todo el interactoma GPCR-RAMP, "Dice Sakmar.

Hasta aquí, los hallazgos han sido consistentes:las interacciones GPCR-RAMP están mucho más extendidas de lo que se pensaba anteriormente, un hallazgo que tiene importantes implicaciones prácticas. "Al estudiar farmacología de GPCR, debe considerar el estado de la RAMPA en su sistema, "Dice Sakmar." El objetivo real de un fármaco podría ser el complejo GPCR-RAMP en la membrana celular, no el receptor de forma aislada ".

Ya ha puesto en práctica esa idea. Su equipo está reevaluando una pequeña subfamilia de receptores involucrados en enfermedades inmunes, estudiados previamente como importantes dianas farmacológicas. "Creemos saber por qué los esfuerzos anteriores de descubrimiento de fármacos no han tenido éxito, ", Dice Sakmar." Hay una interacción RAMP que nadie ha apreciado ".

El equipo también espera resolver el curioso caso de glaucoma, se cree que es causado por mutaciones en RAMP. Estas mutaciones han sido desconcertantes para los científicos, ya que las RAMP por sí mismas parecían no desempeñar ningún papel en la enfermedad. El equipo de Sakmar ahora está analizando el glaucoma y algunas enfermedades igualmente desconcertantes para descubrir si una interacción GPCR podría ser el eslabón perdido.

La incorporación de las RAMP también puede resolver el misterio de unos cien de los denominados receptores huérfanos, que son activados por proteínas desconocidas. "Avanzando, nos centraremos en encontrar a qué se unen estos GPCR huérfanos, ", Dice Lorenzen. Espero que esto anime a otras personas a investigarlo también".