Клетки человека и других позвоночных, а также беспозвоночных имеют сигнальные пути, которые играют существенную роль в развитии эмбрионов, пролиферации клеток и структурировании тканей. Нарушение регуляции в одном из этих сигнальных путей, известных как бета-катенин-зависимый сигнальный путь Wnt, может вызывать пороки развития эмбрионов и такие заболевания, как рак молочной железы и рак шейки матки.

Исследователи из Центра медицинской химии (CQMED) обнаружили способ регулирования этого пути. Созданный при поддержке Исследовательского фонда Сан-Паулу — FAPESP в рамках своей программы «Партнерство по исследованиям в области технологических инноваций» (PITE), CQMED является подразделением Бразильского агентства промышленных исследований и инноваций (EMBRAPII), которое специализируется на биофармацевтических и фармацевтических препаратах, в состав которого входят исследователи из университета. Центра молекулярной биологии и генной инженерии Кампинаса (CBMEG) и Института биологии того же университета (IB-UNICAMP).

В исследовании участвовали лаборатории SGC в ЮНИКАМП, Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл (США), Оксфордский университет (Великобритания), Франкфуртский университет Гёте (Германия) и другие исследовательские учреждения, расположенные в США. , Великобритания и Япония. Результаты были опубликованы в журнале Cell Reports .

«Используя химически синтезированное соединение, которое мы разработали за последние несколько лет, мы смогли улучшить наше понимание регуляции пути передачи сигналов Wnt, зависимого от бета-катенина », — сказала Роберта Реджина Руела де Соуза агентству Agência FAPESP. Соуза, ведущий автор исследования, является научным сотрудником SGC-UNICAMP со стипендией FAPESP. Химическое соединение, используемое для изучения функций сигнального пути Wnt, было селективным ингибитором AP2-ассоциированной киназы 1 (AAK1) и разработало исследователями из SGC-UNICAMP.

Предыдущие исследования предположили участие AAK1 в эндоцитозе, процессе, посредством которого клетки усваивают вещества из своей внешней среды, такие как микроэлементы и даже некоторые вирусы и бактерии. Известно, что эндоцитоз играет роль в регуляции сигнального пути Wnt, в то время как ингибирование AAK1, по-видимому, снижает его частоту.

Чтобы проверить эти гипотезы и исследовать специфическую функцию AAK1 в передаче сигналов Wnt, эти исследователи использовали ингибитор в качестве химического зонда — небольшой молекулы, способной избирательно связываться и ингибировать функцию белка, связанного с заболеванием, в биологической модели.

Анализ результатов эксперимента показал, что AAK1 ингибирует бета-катенин-зависимую передачу сигналов Wnt в клетках, полученных из тканей различных типов, путем стимулирования эндоцитоза белка 6, связанного с рецептором липопротеинов низкой плотности (LRP6).

Сигнальный каскад вдоль этого пути начинается, когда белок Wnt связывается с LRP6, который тем самым активируется и запускает последовательность внутриклеточных сигналов, которые управляют процессами клеточного развития, роста и пролиферации. Wnt также активирует AAK1, чтобы выключить себя; это предотвращает неограниченное размножение Wtn и вызывает проблемы на пути передачи сигналов, которые могут привести к раку и другим заболеваниям.

Исследователи обнаружили, что AAK1 отключает Wnt, активируя эндоцитоз LRP6, уменьшая его присутствие в клеточной плазматической мембране, так что он больше не может связываться с Wnt. «Таким образом, AAK1 деактивирует путь и прерывает весь сигнальный каскад», — сказал Соуза.

Наоборот, исследователи обнаружили, что передача сигналов Wnt активируется генетическим молчанием AAK1 или фармакологическим ингибированием с разработанной ими молекулой, которая стабилизирует уровень бета-катенина в клетках.

«Эти открытия открывают возможность регулирования деятельности этого сигнального пути», — сказал Соуза. «Химическое соединение, которое ингибирует AAK1, может сделать путь более активным, например, позволяя LRP6 оставаться в клеточной плазматической мембране».

Прекурсор наркотиков

Результаты исследования также подтвердили, что ингибитор AAK1, разработанный исследователями, действительно может использоваться в качестве химического зонда и в качестве прекурсора для лекарственного средства, которое вмешивается в процессы, зависящие от эндоцитоза, такие как проникновение определенных вирусов в клетку-хозяина.

Исследователи планируют сотрудничать с другими группами для изучения применения ингибитора для предотвращения инфекций, таких как лихорадка денге, желтая лихорадка и Зика, которые вызываются арбовирусами (вирусами, передаваемыми комарами, клещами и другими членистоногими).

«Мы знаем, что арбовирусы могут инфицировать клетки посредством эндоцитоза. Если мы ингибируем этот путь с помощью химического зонда, который мы разработали, будет возможно заблокировать проникновение этих вирусов в клетки», — сказал Соуза.

В соответствии с открытой научной моделью, используемой SGC для стимулирования открытия лекарств, ингибитор AAK1 будет помещен в общественное достояние, чтобы исследователи в университетах, исследовательских институтах и ​​фармацевтических компаниях могли использовать его в исследованиях, направленных на разработку лекарств. на основе молекулы.

«SGC работает в начале цепочки поиска лекарств. Мы производим химические зонды для белков человека, которые могут быть использованы в качестве исходных молекул для разработки лекарств в фармацевтической промышленности», — сказал Соуза.

Семь других авторов статьи, кроме Souza, связаны с CQMED и SGC-UNICAMP.