Utilizzando la struttura di microscopia crioelettronica di UT Southwestern, i ricercatori hanno catturato immagini di un enzima per la lipidazione di Wnt, che è fondamentale per lo sviluppo umano e cruciale per l'attivazione della segnalazione Wnt. I risultati, riportati in Natura , ha fatto luce sui meccanismi alla base di questa attività e potrebbe alla fine portare a nuovi farmaci per il trattamento di vari tumori maligni.

"Siamo in grado di spingere ulteriormente la busta della ricerca nell'area chiave delle vie di segnalazione legate al cancro grazie alla struttura all'avanguardia di microscopia crioelettronica (crio-EM) di UT Southwestern", ha affermato Xiaochun Li, Ph.D. ., Professore Associato di Genetica Molecolare e Biofisica, che ha guidato lo studio insieme a Yang Liu, uno studente laureato del quarto anno, e Xiaofeng Qi, Ph.D., un ricercatore post-dottorato. Sia il signor Liu che il dottor Qi lavorano nel laboratorio di Li. "Il meccanismo scientifico rivelato potrebbe accelerare lo sviluppo di nuovi farmaci antitumorali verso i tumori solidi avanzati".

Gli scienziati sanno da tempo che i membri della famiglia di proteine ​​Wnt sono fondamentali per lo sviluppo embrionale, dando il via alle vie di segnalazione necessarie per funzioni come la formazione dell'asse, la specificazione del destino cellulare e la proliferazione e migrazione cellulare. Quando le proteine ​​Wnt furono scoperte per la prima volta all'inizio degli anni '80, furono immediatamente associate al cancro; È noto che la segnalazione Wnt aberrante contribuisce al cancro del pancreas, al melanoma, al cancro al seno triplo negativo e ad altri tipi di neoplasie.

Per svolgere le loro funzioni di segnalazione, ha spiegato il dott. Li, le proteine ​​Wnt devono essere prima attivate mediante l'aggiunta di una molecola lipidica, un lavoro svolto da un enzima chiamato Porcupine (PORCN). Come ciò avvenga strutturalmente e il meccanismo con cui i farmaci sperimentali inibiscono questa attività sono sconosciuti.

Per indagare, il Dr. Li ei suoi colleghi hanno raccolto immagini crio-EM di quattro strutture:PORCN legato a un coenzima chiamato palmitoleoil-CoA, che contribuisce alla molecola lipidica per attivare Wnt; PORCN legato a LGK974, un farmaco sperimentale noto per inibire la segnalazione di Wnt; PORCN legato a LGK974 e WNT3A, un membro della famiglia Wnt; e PORCN legato a una proteina WNT3A attivata e modificata con i lipidi. Cryo-EM, una tecnica riconosciuta da un Premio Nobel 2017, congela le proteine ​​in posizione per ottenere immagini microscopiche a risoluzione atomica.

Queste immagini hanno mostrato che WNT3A, PORCN e palmitoleoyl-CoA si uniscono in una configurazione di tipo sandwich, con PORCN nel mezzo affiancato dagli altri due precursori. Quando WNT3A e PORCN sono stati incubati con LGK974 al posto del palmitoleoil-CoA, il farmaco sperimentale ha preso il posto del palmitoleoil-CoA, bloccandone la capacità di legare e contribuire alla molecola lipidica; senza questa modifica dei lipidi, ha detto il dottor Li, WNT3A non può innescare una cascata di segnali.

Inoltre, le immagini hanno risolto un mistero vecchio di decenni sul motivo per cui la catena lipidica che modifica le proteine ​​Wnt differisce strutturalmente da quella di una proteina correlata chiamata Hedgehog, che è anche coinvolta nello sviluppo umano e nel cancro e attivata dalla modificazione dei lipidi. Mentre la catena lipidica su Hedgehog è composta da un acido grasso saturo, facendolo allungare in una linea retta, quella su PORCN è insatura, facendolo piegare a forma di C. I ricercatori hanno scoperto che questo nodo è necessario affinché la catena lipidica si inserisca in una cavità su PORCN, un passaggio critico prima di trasferirlo su Wnt.

Il Dr. Li ha notato che LGK974 è uno dei numerosi farmaci che influenzano la segnalazione Wnt che è attualmente in sperimentazione clinica contro vari tipi di cancro. Conoscere le strutture atomiche di Wnt, PORCN, palmitoleoyl-CoA e i loro complessi potrebbe portare a farmaci meglio progettati per bloccare queste interazioni. + Esplora ulteriormente

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