Ricercatori dell'Università della California, Riverside ha convertito una proteina fluorescente presente in natura dai coralli in un biosensore che può essere utilizzato per monitorare il sistema cellulare di tioredossina (Trx), che è un obiettivo promettente per la terapia del cancro.

La loro carta, intitolato "Monitoraggio redox della tioredossina con un biosensore fluorescente rosso codificato geneticamente, " è stato recentemente pubblicato in Natura chimica biologia . Il team di ricerca comprende Huiwang Ai, un professore associato presso il Dipartimento di Chimica; Yichong Fan, uno studente laureato nel programma di tossicologia ambientale e autore principale dell'articolo; Merna Makar, uno studente universitario; e Michael Wang, uno studente di scuola superiore che sta acquisendo esperienza di ricerca presso l'UCR.

Il laboratorio Ai sviluppa nuovi strumenti di imaging molecolare per scrutare all'interno delle cellule e comprenderne le comunicazioni ei processi di segnalazione. Uno dei loro obiettivi è l'organizzazione spazio-temporale della segnalazione redox e la sua interruzione sotto stress ossidativo. I processi redox sono una delle principali componenti regolatorie della segnalazione cellulare nell'uomo. Specie reattive dell'ossigeno (ROS), che sono sostanze chimiche ossidative generate dalle cellule in risposta a vari segnali, svolgono un duplice ruolo fisiopatologico:da un lato mediare le vie fisiologiche di trasduzione del segnale, mentre dall'altro causano stress ossidativo quando i loro livelli sono alti. Un grave stress ossidativo può portare a danni e morte cellulari e a una varietà di malattie.

Le proteine ​​della famiglia della tioredossina (Trx) svolgono ruoli critici nella regolazione dei processi redox cellulari. Clinicamente, è stato dimostrato che i livelli di Trx sono elevati nel plasma di pazienti con cancro solido e leucemia, e diminuito quando il tumore viene rimosso chirurgicamente. Il sistema Trx è quindi un bersaglio farmacologico contro il cancro convalidato e i farmaci che inibiscono il sistema Trx sono ora in fase di sviluppo clinico con risultati promettenti in anticipo. Inoltre, il sistema Trx è stato proposto come bersaglio farmacologico per alcune infezioni batteriche e parassitarie.

La difficoltà tecnica nel monitoraggio diretto dello stato redox di Trx nelle cellule vive ha notevolmente ostacolato le indagini sui ruoli del sistema redox Trx e l'interazione tra Trx e altri componenti di segnalazione cellulare. Ora, il laboratorio Ai ha colmato questa lacuna creando il primo biosensore fluorescente geneticamente codificato in grado di monitorare direttamente lo stato redox di Trx nelle cellule cancerose di mammiferi vivi. Combinando l'ingegneria delle proteine ​​e le tecniche di imaging a fluorescenza, il sensore che hanno sviluppato, denominato TrxRFP1, ha monitorato con successo le dinamiche redox compartimentate di Trx causate da vari farmaci antitumorali in diversi tipi di cellule tumorali.

Questo nuovo sensore apre nuove opportunità per comprendere la biologia del Trx cellulare, ed inoltre, per lo screening ad alto rendimento di nuovi modulatori molecolari del sistema Trx. Yichong Fan, uno studente laureato nel laboratorio di Ai, sta attualmente lavorando allo screening rapido e quantitativo delle librerie di composti utilizzando TrxRFP1 come indicatore. Lo screening può portare all'identificazione di potenziali inibitori del sistema Trx, che possono avere applicazioni terapeutiche.