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Las vías de transducción de señal desempeñan un papel importante en prácticamente todos los procesos celular y permiten a la célula responder rápidamente a las señales ambientales. 1 Estas vías son a menudo desencadenan por la unión de una molécula de señalización a un receptor extracelular, lo que resulta en la activación de enzimas intracelulares. La amplificación y la propagación de esta señal dentro de la célula está mediada por la función de las proteínas que forman una red de interacciones proteína-proteína en el que las enzimas se activan de forma reversible con una alta especificidad de señalización. Debido a la desregulación de estas redes con frecuencia conduce al desarrollo del cáncer, no ha habido mucho interés en el establecimiento de "terapia de transducción de señales de cáncer ', 2 por el que los medicamentos están diseñados para interrumpir las rutas de señalización malignas. Recientemente hemos propuesto un enfoque alternativo a la señal de transducción de la terapia que se basa en la capacidad de los fármacos para generar vías de transducción de señales no naturales.
Para demostrar la viabilidad de este enfoque, hemos creado recientemente un "transductor química 'sintética 4 que permite el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) para activar la escisión de un profármaco anticáncer mediante la activación de la glutatión-s-transferasa (GST), que es no su pareja de unión natural. La estructura de este "transductor" consiste en un anti-PDGF aptámero de ADN que se ha modificado con un inhibidor bivalente para GST. Por lo tanto, este agente sintético pertenece a una familia de moléculas con sitios de unión adiferentes proteínas, 5-7, tales como inductores químicos de dimerización (CID) 8-10 y también para el grupo de proteínas aglutinantes sobre la base de los conjugados de molécula de oligonucleótido sintético. 11-21
Los principios generales que subyacen en el diseño de tales sistemas se describe en este documento y se proporcionan protocolos detallados para sintetizar y probar la función de este "transductor" con ensayos enzimáticos convencionales. Este trabajo tiene por objeto facilitar el desarrollo de transductores '' adicionales de esta clase, que se puede utilizar para mediar en la comunicación proteína-proteína intracelular y, por consiguiente, para inducir la vías de señalización celular artificiales.
La Figura 1 describe esquemáticamente los principios de funcionamiento de los transductores '' químicos sintéticos que pueden mediar comunicaciones proteína-proteína no naturales. En esta ilustración, un "transductor química ', que integra aglutinantes sintéticos para proteins I y II (aglutinantes I y II), permite a la proteína II para desencadenar la actividad catalítica de la proteína I, que no es su pareja de unión natural. En la ausencia de la proteína II, el transductor se une al sitio catalítico de la enzima (proteína I) e inhibe su actividad (Figura 1, el estado ii). La unión de la "transductor" a la proteína II, sin embargo, promueve interacciones entre aglutinante I y la superficie de la proteína II (Figura 1, el estado iii), lo que reduce su afinidad hacia la proteína I. Como resultado, la concentración eficaz de la " transductor libre 'en la solución se reduce, lo que conduce a la disociación del transductor-proteína complejo I y para la reactivación de la proteína I (Figura 1, el estado iv). Tomados en conjunto, estos pasos destacar tres principios fundamentales que subyacen en el diseño de transductores '' eficientes: (1) un "transductor" debe tener una carpeta específica para cada una de las proteínas diana, (2) la interacción between ligante II y II de la proteína debe ser más fuerte que la interacción entre la proteína ligante I y I, y (3) ligante debo ser capaz de interactuar con la superficie de la proteína II. Este último principio no requiere necesariamente que ligante yo solo tendría una alta afinidad y selectividad para la proteína II. En su lugar, se basa en nuestros estudios recientes que mostraron que traer una molécula sintética en la proximidad de una proteína puede promover interacciones entre esta molécula y la superficie de la proteína. 19,22,23

Figura 1:. Operando principios de transductores químicos '' Cuando se añade el 'transductor química' a una proteína activa I (estado i), se une a su sitio activo a través de aglutinante que e inhibe su actividad (estado II). En presencia de la proteína II, sin embargo, el no unido 'química transducer 'interactúa con la proteína II a través de aglutinante II, que promueve las interacciones entre aglutinante I y la superficie de la proteína II. Esta carpeta inducida I-II de la proteína de interacción reduce la concentración efectiva de aglutinante I, que conduce a la disociación de la 'transducer'-proteína complejo I y para la proteína I reactivación (estado IV). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura .