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Tecnología nueva del uso de los investigadores para prevenir la destrucción de proteínas específicas dentro de las células

Los investigadores de Columbia han creado una nueva tecnología usando los anticuerpos sintetizados de la llama para evitar que las proteínas específicas sean células interiores destruidas. La aproximación se podría utilizar para tratar docenas de enfermedades, incluyendo fibrosis quística, que se presentan de la destrucción de proteínas imperfectas pero aún perfectamente funcionales.

En muchas enfermedades genéticas, incluyendo fibrosis quística, las proteínas transformadas son capaces de realizar sus trabajos pero son marcadas con etiqueta para la destrucción por los mecanismos del control de calidad de la célula.

La situación es análoga a la fruta fea. Fruta del rechazo de los compradores que no parece perfecta, aunque la fruta fea está apenas como nutritiva. Si las proteínas transformadas en fibrosis quística pueden escape los mecanismos del control de calidad de la célula, trabajan bastante bien.”

Henry Colecraft, doctorado, investigador y Juan C. Dalton profesor del guía del estudio de la fisiología y de la biofísica celular, centro médico de Irving de la Universidad de Columbia

En la célula, las proteínas destinadas para la destrucción se marcan con un pequeño péptido llamado ubiquitin. Las enzimas de Deubiquitinase (copias) pueden quitar estas etiquetas, pero actividad simple cada vez mayor de la COPIA rescatarían indistintamente todas las proteínas en una célula marcada para la destrucción, que sería dañina.

“Muchas proteínas son destruidas por la célula por buena razón,” Colecraft dice, “así que una terapia necesita ser selectiva.”

Ése es cuando Colecraft y su estudiante de tercer ciclo, Scott Kanner, observado ellas podrían desarrollar una solución que se aprovecha de nanobodies--los pequeños anticuerpos produjeron naturalmente por las llamas, los camellos, y las alpacas que fueron descubiertas hace casi 30 años. Estos pequeños nanobodies atan sus objetivos con especificidad exquisita y conservan esta propiedad dentro de las células, a diferencia de los anticuerpos regulares.

La nueva tecnología--deubiquitinases o enDUBs dirigidos llamados para el cortocircuito--combina un nanobody sintetizado que reconozca una proteína específica con una enzima que pueda rescatar las proteínas marcadas con etiqueta para la destrucción.

En un nuevo papel en métodos de la naturaleza, los investigadores probaron dos diversos enDUBs, uno diseñado para rescatar una proteína transformada en fibrosis quística y otro diseñado para rescatar una proteína transformada en síndrome largo del cuarto de galón, una enfermedad cardíaca heredada que puede causar arritmia y muerte súbita.

Para construir cada enDUB, los investigadores primero tuvieron que encontrar un nanobody que reconoce y ata solamente la proteína del objetivo. Hasta hace poco tiempo, los investigadores tuvieron que inyectar sus proteínas del objetivo en llamas, los camellos, o las alpacas y espera para que el animal genere tales nanobodies. Los investigadores de Columbia en lugar de otro pescaron fuera aglutinantes de una biblioteca nanobody del despliegue de la levadura sintetizada que contenía millones de nanobodies únicos.

Una vez que estuvo creado, cada enDUB fue probado en las células que produjeron las proteínas transformadas.

En ambos casos, los enDUBs previnieron la destrucción de las proteínas, y las proteínas emigraron a sus situaciones normales en la membrana celular en donde realizaron sus funciones normales.

“En el caso de una de las proteínas de la fibrosis quística que probamos, conseguimos un salvamento notable, restableciendo niveles de la proteína en la membrana celular al cerca de 50% de normal,” Colecraft dice. “Si eso suceso en un paciente, sería transformativo.”

Aunque ambas enfermedades investigadas en el estudio son causadas por mutaciones en proteínas del canal del ión, “la aproximación se puede aplicar a cualquier proteína en la célula, no apenas las proteínas de la membrana o las proteínas alteradas por mutaciones genéticas,” Colecraft dice.

“Podría ser aplicable a cualquier enfermedad donde está un factor la degradación de la proteína, incluyendo cáncer y epilepsia.”

Source:
Journal reference:

Kanner, S. A., et al. (2020) Targeted deubiquitination rescues distinct trafficking-deficient ion channelopathies. Nature Methods. doi.org/10.1038/s41592-020-00992-6.