$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Vie di trasduzione del segnale giocano un ruolo significativo praticamente in ogni processo cellulare e permettono alla cellula di rispondere rapidamente a segnali ambientali. 1 Questi percorsi sono spesso innescati dal legame di una molecola di segnalazione ad un recettore extracellulare, che si traduce in attivazione di enzimi intracellulari. Amplificazione e propagazione di questo segnale all'interno della cellula è mediata dalla funzione di segnalazione proteine che formano una rete di interazioni proteina-proteina in cui gli enzimi sono reversibilmente attivati con elevata specificità. A causa disregolazione di queste reti porta spesso allo sviluppo del cancro, c'è stato molto interesse a stabilire 'trasduzione del segnale terapia del cancro', 2 in cui i farmaci sono progettati per distruggere vie di segnalazione maligni. Abbiamo recentemente proposto un approccio alternativo per segnalare terapia trasduzione che si basa sulla capacità dei farmaci di generare trasduzione del segnale innaturali.
Per dimostrare la fattibilità di questo approccio, abbiamo recentemente creato una sintetica 'trasduttore chimico' 4, che consente il fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF) per attivare la scissione di un profarmaco antitumorale attivando glutatione-s-transferasi (GST), che è non il suo partner naturale vincolante. La struttura di questo 'trasduttore' costituito da un anti-PDGF aptamer DNA che viene modificato con un inibitore bivalente per GST. Quindi, questo agente sintetico appartiene ad una famiglia di molecole con i siti di legame perdiverse proteine, 5-7 come induttori chimici di dimerizzazione (CID) 8-10 e anche al gruppo di proteine-leganti basato su coniugati molecola oligonucleotidi sintetici. 11-21
I principi generali alla base della progettazione di tali sistemi sono descritti nel presente documento e protocolli dettagliati per sintetizzare e testare la funzione di questo 'trasduttore' con saggi enzimatici convenzionali sono forniti. Questo lavoro è destinato a facilitare lo sviluppo di "trasduttori" aggiuntivi di questa classe, che può essere usato per mediare comunicazione proteina-proteina intracellulare e conseguentemente, per indurre vie di segnalazione delle cellule artificiali.
La figura 1 descrive schematicamente i principi di funzionamento di sintesi 'trasduttori chimici' che possono mediare la comunicazione proteina-proteina innaturali. In questa illustrazione, un 'trasduttore chimica', che integra leganti sintetici per proteins I e II (leganti I e II), consente proteina II per innescare l'attività catalitica della proteina I, che non è il suo partner naturale vincolante. In assenza di proteine II, il trasduttore lega il sito catalitico dell'enzima (proteina I) e inibisce la sua attività (Figura 1, stato ii). Il legame del 'trasduttore' alle proteine II, tuttavia, promuove interazioni tra legante I e la superficie della proteina II (Figura 1, stato iii), che riduce l'affinità verso proteine I. Di conseguenza, la concentrazione efficace del ' libera trasduttore 'nella soluzione viene ridotta, il che porta alla dissociazione del trasduttore-proteina complesso I e riattivazione della proteina I (Figura 1, stato iv). Nel loro insieme, questi passi in evidenza tre principi fondamentali alla base della progettazione di "trasduttori 'efficienti: (1) un' sensore 'dovrebbe avere un legante specifico per ciascuno dei bersagli proteici, (2) l'interazione between legante II e proteine II dovrebbe essere più forte l'interazione tra binder I e proteine I, e (3) binder devo essere in grado di interagire con la superficie della proteina II. Quest'ultimo principio non richiede necessariamente che legante io solo avrebbe un alta affinità e selettività verso proteine II. Invece, si basa su nostri recenti studi che hanno dimostrato che portare una molecola sintetica in prossimità di una proteina è in grado di favorire interazioni tra questa molecola e la superficie della proteina. 19,22,23

Figura 1:. Funzionamento principi di 'trasduttori chimici "Quando si aggiunge il' trasduttore chimica 'per una proteina attiva I (stato i), che si lega al suo sito attivo attraverso legante I e inibisce la sua attività (stato ii). In presenza di proteine II, tuttavia, la non legato 't chimicaransducer 'interagisce con proteine II tramite legante II, che promuove le interazioni tra legante I e la superficie della proteina II. Questo legante indotta I-II proteina interazione riduce la concentrazione effettiva di legante io, che porta alla dissociazione del 'transducer'-proteina complesso I e alle proteine I riattivazione (stato iv). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura .