A través de una combinación única de simulaciones por computadora y experimentos de laboratorio, Los investigadores del Instituto Paul Scherrer (PSI) han descubierto nuevos sitios de unión para agentes activos:contra el cáncer, por ejemplo, en una proteína vital del citoesqueleto celular. Once de los sitios no se habían conocido antes. El estudio aparece hoy en la revista Angewandte Chemie International Edition.

La proteína tubulina es un componente esencial del llamado citoesqueleto celular. En celdas, Las moléculas de tubulina se organizan en estructuras tubulares, los filamentos de microtúbulos. Estos dan forma a las células, ayuda en el transporte de proteínas y componentes celulares más grandes, y juegan un papel crucial en la división celular.

Por lo tanto, la tubulina realiza diversas funciones en la célula y, al hacerlo, interactúa con muchas otras sustancias. "La tubulina puede unirse a una cantidad asombrosa de proteínas y moléculas pequeñas diferentes, varios cientos seguro, "dice Tobias Mühlethaler, candidato a doctorado en el Laboratorio de Investigación Biomolecular de la ISP y primer autor del estudio. Las funciones de la proteína se guían por medio de dichos enlaces. También, muchas drogas se acoplan a la tubulina y surten efecto, por ejemplo, previniendo la división celular en tumores.

"En este proyecto, Abordamos la cuestión fundamental de cuántos sitios de unión en total existen en esta proteína vital, "Explica Mühlethaler." Si descubrimos nuevos, estos posiblemente podrían usarse terapéuticamente ".

De lo virtual al laboratorio

En simulaciones por computadora realizadas en colaboración con el Instituto Italiano de Tecnología en Génova, los investigadores examinaron la estructura de la proteína:identificaron lugares donde otras moléculas podrían acoplarse particularmente bien a la tubulina. Estos son los denominados bolsillos de encuadernación. en un experimento de laboratorio real, los investigadores buscaron verificar dichos sitios. Para esto, utilizaron un método llamado detección de fragmentos:comenzando con cientos de cristales de tubulina, los investigadores agregaron soluciones individuales que contienen fragmentos de moléculas que son precursores típicos de agentes activos prometedores. Dentro de una hora, los cristales de tubulina pudieron absorber la mayor cantidad de solución de fragmentos que pudieron contener. Finalmente, los cristales se extrajeron del líquido y se expusieron a radiación de rayos X de sincrotrón. Sobre la base del patrón de difracción resultante, los investigadores pueden inferir la estructura del cristal. Por tanto, podría determinarse si los fragmentos de moléculas se han unido a la proteína y dónde se han unido.

"Ambos métodos, simulaciones por ordenador y cribado de fragmentos, tienen sus respectivas fortalezas y debilidades, "dice Michel Steinmetz, jefe del Laboratorio de Investigación Biomolecular. "Combinándolos, nos aseguramos de que ningún sitio de unión en la proteína escape a nuestra búsqueda ".

Once nuevos

En general, los investigadores encontraron 27 sitios de unión en la tubulina donde las moléculas u otras proteínas pueden acoplarse. "Once de ellos nunca habían sido descritos antes, "dice Mühlethaler. Además, los investigadores identificaron 56 fragmentos que se unen a la tubulina y podrían ser adecuados para desarrollar nuevos agentes activos.

Como enfatizan los investigadores, su enfoque también es transferible a otras proteínas. "Aquí hemos desarrollado un método para el descubrimiento temprano de las llamadas moléculas de plomo y, con ese, nuevos puntos de partida para el desarrollo de agentes activos, ", dice Michel Steinmetz. Debería ser posible aplicar este método con éxito a todas las proteínas para las que se pueden obtener cristales de alta calidad.

"La búsqueda de posibles nuevas moléculas de plomo es un foco de Swiss Light Source SLS, "Steinmetz añade." Esto cobrará una importancia cada vez mayor después de la actualización a SLS 2.0, planeado para los próximos años, ha tomado lugar."