Un nuovo test per mostrare le proprietà di enzimi biologicamente importanti potrebbe aiutare a semplificare lo sviluppo di nuovi trattamenti.

"Scintillio, scintillio, piccola chinasi. Come mi chiedo che forma sei..."

Potrebbe non essere la migliore filastrocca, ma un approccio che vede le proteine ​​"scintillare" come stelle nel cielo notturno sta fornendo nuove informazioni su un'importante classe di enzimi coinvolti nella malattia.

Etichettando gli enzimi con coloranti fluorescenti, i ricercatori dell'Imperial sono stati in grado di rivelare nuove caratteristiche, che dicono potrebbe aiutare a sviluppare farmaci migliori per le infezioni parassitarie, malattie infiammatorie e cancro.

Gli enzimi, chiamate protein chinasi, aiutano a regolare le cellule e coordinare le loro risposte a ciò che accade intorno a loro nel corpo. Sono estremamente importanti nella segnalazione cellulare e nel dare l'allarme quando il DNA della cellula è danneggiato, dando il via alla risposta.

Però, quando gli enzimi vanno male possono causare tutta una serie di problemi a valle, come una crescita incontrollata, portando a tumori – che li ha resi un bersaglio attraente per i produttori di farmaci che sviluppano nuovi trattamenti contro il cancro.

Precedenti ricerche sulla loro struttura hanno rivelato che gli enzimi hanno forme "attive" e "inattive", a seconda della forma e della posizione di un 'ciclo di attivazione'. Oltre questo, però, non è stato possibile misurare come gli enzimi sono passati da uno stato all'altro, o se avevano bisogno di una molecola da convertire, e potrebbe essere difficile stabilizzare il loro stato.

Ora, un gruppo guidato dalla dottoressa Charlotte Dodson, un ricercatore presso il National Heart and Lung Institute dell'Imperial, ha trovato un modo per mostrare la proporzione di forme attive e inattive e come l'enzima cambia in risposta a molecole e inibitori.

"Sappiamo da circa 15 anni dalle strutture cristalline che questi enzimi si dividono in generale in due classi strutturalmente, " ha spiegato il dottor Dodson. "Nella forma attiva, l'enzima è 'pronto all'uso' e a svolgere la sua funzione biologica, ma nella sua forma inattiva non è in grado di svolgere il suo lavoro."

Stati di commutazione

Lavorando in collaborazione con l'Istituto di Ricerca sul Cancro, Il laboratorio del dottor Dodson è stato in grado di etichettare i marcatori fluorescenti in due diverse regioni dell'enzima.

Quando gli enzimi erano allo stato attivo, le molecole di colorante erano distanti e fluorescenti, che appare come punti luminosi al microscopio. Quando gli enzimi sono passati allo stato inattivo, le due regioni etichettate con il colorante sono entrate in stretto contatto, spegnere il colorante e far brillare la fluorescenza.

A seconda che abbiano aggiunto molecole che hanno promosso stati attivi o inattivi, il team ha scoperto che potevano alterare la proporzione di stati in un campione, e sono stati in grado di misurarlo come un cambiamento nella fluorescenza.

"Misurando la fluorescenza, possiamo dire in quale forma si trovano le chinasi, " ha detto il dottor Dodson. "Quando lo facciamo continuamente nel tempo e osserviamo le singole molecole al microscopio, sembra un cielo notturno con tanti puntini scintillanti.

"Poiché possiamo misurare la fluorescenza delle singole molecole, sappiamo che stanno cambiando in soluzione, e questo è qualcosa che nessuno è stato in grado di fare prima."

Secondo i ricercatori, in pratica, l'approccio potrebbe essere utilizzato per aiutare a perfezionare i farmaci che prendono di mira gli enzimi, mostrando come influenzano il mix di stati attivi e inattivi.

Per esempio, se un inibitore ha spinto un campione di chinasi al 70% inattivo al 30% attivo, i produttori di farmaci potrebbero modificare la molecola e misurare l'impatto su una popolazione di chinasi. Se dopo aver modificato il farmaco il mix diventa inattivo al 90%, mostrerebbe che l'inibitore sta avendo un effetto maggiore rispetto a prima.

Il cancro è attualmente il più grande bersaglio per gli inibitori delle chinasi, con un mercato stimato a 30 miliardi di dollari (USD) o più, ma i ricercatori stanno esplorando il ruolo delle chinasi in altre aree, comprese le malattie del cuore e dei polmoni.

Il dottor Dodson ha aggiunto:"Abbiamo sviluppato il test e realizzato una prova di principio in una particolare chinasi per dimostrare che funziona ed esplorare cosa sta succedendo. Il passo successivo è prendere le cose e applicarlo ad altre chinasi di interesse. .

"Penso che man mano che sempre più persone si rendono conto che questi enzimi sono importanti in altre malattie, le conoscenze acquisite dall'oncologia possono essere trasferite a nuove aree terapeutiche".

Ha aggiunto:"Più informazioni possiamo fornire nella fase di progettazione dello sviluppo del farmaco, meglio è. Utilizzando questo approccio potremmo consentire ai produttori di farmaci di progettare nuovi trattamenti in modo più efficiente, che potrebbe far risparmiare tempo e denaro. Potrebbe portare nuovi inibitori a raggiungere la clinica più velocemente".