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Pontos da proteína aos alvos anticancerosos da droga

Uma cauda original em uma extremidade de uma proteína chamada Ubc12 estabiliza uma oficina molecular que monte do “as pilhas em-interruptor” usadas para acelerar a réplica da pilha. Este encontrar, por investigador no hospital da pesquisa das crianças do St. Jude, é publicado em linha pela biologia estrutural & molecular da natureza do jornal (NSMB).

A descoberta da estrutura exacta da cauda e seu papel em posses da réplica da pilha prometem que os pesquisadores podem desenvolver os novos tipos de drogas que visam a cauda ou a oficina própria, desligando a multiplicação desenfreado das células cancerosas.

O estudo igualmente mostra que uma mudança ligeira em uma estrutura comum entre muitas enzimas que executam trabalhos similares pode criar uma enzima nova com uma actividade original.

Os pesquisadores do St. Jude relatam que a influência de estabilização da cauda da proteína de Ubc12 está baseada em sua capacidade para se aninhar dentro de um sulco da molécula maior chamada APPBP1-UBA3. Estas duas proteínas, igualmente conhecidas pela designação da estenografia do E2 (Ubc12) e do E1 (APPBP1-UBA3), cooperam um com o otro para formar uma oficina onde “no interruptor” que acelera a réplica da pilha cobbled junto.

A oficina faz o interruptor ligando uma etiqueta chamada NEDD8 com seu “alvo” uma molécula chamado Cul1. NEDD8 altera então Cul1, fazendo com que ajuste-se fora de uma cascata de reacções bioquímicas que elimine a réplica de controlo da pilha do freio molecular. Na ausência deste freio, a réplica da pilha acelera, e se saido não-verificado, poderia causar o cancro.

Até aqui, a função da cauda E2 era desconhecida, de acordo com Brenda Schulman, Ph.D., um membro assistente da biologia celular da genética e do tumor do St. Jude e de departamentos de biologia estruturais. Schulman é autor superior do relatório de NSMB.

O estudo actual mostra que a cauda do E2 joga um papel crucial em uma série de mão-offs em que NEDD8 passa de uma enzima a outra. Primeiramente, a cauda de E2 ajuda a braçadeira E2 no E1. Que permite que E1 active NEDD8 com um processo chamou o adenylation (que põe uma molécula chamou um grupo do “adenyl” no fim de NEDD8). Imediatamente depois de ativar NEDD8, E1 forma uma ligação química com esta proteína. E1 transfere então NEDD8 ao E2. Finalmente, E2 transfere NEDD8 à enzima E3, que termina o trabalho da oficina ligando NEDD8 a Cul1.

“Este processo passo a passo exige que todas as moléculas estejam reunidas em uma maneira específica assim que as reacções podem ocorrer rapidamente,” Schulman disse. “Que é onde a cauda E2 entra o jogo. A forma e o lugar da cauda de E2 fazem-na serida perfeitamente desenhando E1 perto de NEDD8 assim que aquelas duas proteínas podem ràpida ligar entre si e começar o processo de montar sobre o interruptor.”

A capacidade da oficina para montar rapidamente ligada o interruptor está importante porque reflecte a necessidade para que as pilhas possam reagir rapidamente a um ambiente em mudança, de acordo com Martine Roussel, Ph.D., membro da genética do St. Jude e da biologia celular do tumor e um autor do papel.

As “pilhas devem poder responder rapidamente às procuras de mudança e sugestões de seus ambientes internos e externos,” Roussel disse. “Frequentemente, a melhor maneira de responder ràpida é para que a pilha altere uma proteína particular que já exista, um pouco do que toma o momento de fazer um novo. Uma vez que alterada, a proteína existente transforma-se active e pode-se rapidamente ajustar-se fora de uma cascata específica de reacções bioquímicas que execute uma função específica na pilha.”

As enzimas E1, E2 e E3 que compo a oficina que prepara NEDD8 para alterar Cul1 são variações de uma família maior de enzimas similares, de acordo com os pesquisadores. Estas outras enzimas são parte do caminho assim chamado do ubiquitin que põe etiquetas moleculars sobre proteínas para sinalizar que devem ser destruídas. O caminho do ubiquitin tem dúzias de tipos diferentes das enzimas E2, de centenas de tipos diferentes das enzimas E3 e de milhares de alvos diferentes. A oficina NEDD8, contudo, tem somente um E2 e algumas enzimas E3, e NEDD8 próprio tem somente algumas moléculas do alvo.

“O número limitado de alvos que NEDD8 tem apesar do facto de que seu E1, o olhar das enzimas E2 e E3 muito como aqueles do caminho do ubiquitin faz a descoberta da cauda E2 que intriga,” disse Danny T. Huang, Ph.D., um companheiro pos-doctoral do St. Jude e primeiro autor do papel. “Embora a maioria do E2 que liga com o E1 e o NEDD8 olha como o todo o outro E2, sua cauda faz esta enzima original.”

A cauda do E2 que liga a NEDD8 e à maneira a cauda guardara E2 no E1 dá a esta oficina uma forma diferente do que essas no caminho do ubiquitin. A alteração ligeira na forma limita esta oficina que trabalha somente com NEDD8 e NEDD8 poucos alvos.

Conhecendo a forma e a função exacta da cauda E2 e o sulco ao longo do E1 que a cauda cabe em faça estes alvos potenciais das estruturas para drogas novas.

“As drogas novas que são projectadas interromper a cauda, o sulco ou ambas puderam obstruir a capacidade do caminho NEDD8 para acelerar a réplica das células cancerosas.”

O estudo extensivo exigiu uma variedade de técnicas amolar distante a estrutura formada pela ligação da cauda E2 ao E1. Por exemplo, a equipe do St. Jude mostrou que isso suprimir da cauda do E2 impede significativamente a capacidade do E2 para transferir NEDD8 a Cul1, e obstrui sua capacidade para conduzir a proliferação de pilha. Isto demonstrou o papel importante jogado por esta proteína original.

Além, usando técnicas do cristalografia do raio X, Schulman cristalizou amostras das proteínas ligadas e bombardeou-as com um feixe dos raios X. Usou então os testes padrões formados pela difracção dos feixes fora dos cristais para criar imagens geradas por computador, tridimensionais da forma das proteínas ligadas.

Contudo, as imagens da estrutura criada usando o cristalografia do raio X não forneceram ideias detalhadas da metade dos blocos de apartamentos individuais do ácido aminado que compo a cauda da proteína. Este problema foi superado usando uma técnica desenvolvida especialmente por Robert Cassell, um especialista macromolecular III no centro do St. Jude Hartwell para a biotecnologia e a bioinformática. Substituindo uma molécula chamada selenomethionine no lugar de determinados ácidos aminados na cauda E2, alterou a estrutura da combinação E1-E2 de tal maneira que os estudos do cristalografia do raio X podiam produzir imagens da descoberta crucial da estrutura-um inteira da cauda que permitiu a compreensão completa do papel esta parte dos jogos E2 no caminho NEDD8.

Outros autores do papel são David Miller, Rosa Mathew (St. Jude) e James M. Holton (laboratório nacional, University of California, Berkeley de Lawrence Berkeley).

Este trabalho foi apoiado na parte pelos institutos de saúde nacionais, de um núcleo Center Grant do cancro do instituto nacional para o cancro, do Departamento de Defesa, de uma concessão de Philip e de Elizabeth brutos, de um erudito do banco na concessão das ciências biomedicáveis (Brenda Schulman), de uma bolsa de estudo especial do St. Jude (David Miller) e de ALSAC.