En la última década se han logrado avances notables en los campos de la proteómica y la genómica. Además de los avances técnicos básicos que han llevado a un mayor volumen de datos de alta calidad, esta revolución «omica» también ha comenzado a proporcionar información interesante sobre la diversidad de procesos que regulan la génesis tumoral en muchos tipos diferentes de cánceres humanos. Las grandes hojas de ruta de expresión de genes y proteínas producidas por estos métodos a menudo se pueden usar para clasificar cánceres o predecir la respuesta a ciertos tipos de tratamientos. Sin embargo, a menudo no logran identificar reguladores específicos que pueden servir como objetivos prometedores para la próxima generación de medicamentos contra el cáncer, en gran parte porque muchas de las principales clases de proteínas «farmaceables» son enzimas que están estrechamente reguladas tanto a nivel de transcripción y traducción como a nivel de actividad enzimática. Por lo tanto, muchos métodos «icicos «ahora comunes no proporcionan información sobre la regulación dinámica de una determinada enzima o familia de enzimas durante las muchas etapas del desarrollo del cáncer. En este número de PNAS, Shields et al. (1) hacer uso de un método relativamente nuevo denominado «proteómica basada en actividad» para identificar una proteína con actividad de serina hidrolasa que es un regulador esencial del crecimiento de células tumorales. Mediante el uso de este enfoque funcional, los autores pudieron identificar un objetivo enzimático específico que puede servir como un objetivo valioso para el desarrollo de medicamentos contra el cáncer.
El campo de la proteómica basada en la actividad o la proteómica química ha surgido como una alternativa a los métodos proteómicos estándar, que proporcionan principalmente información sobre la abundancia general de proteínas (para revisiones, ver referencias. 2–4). El enfoque proteómico basado en la actividad hace uso de sondas de moléculas pequeñas que se unen a las enzimas de una manera dependiente de la actividad, lo que permite tanto la cuantificación de la dinámica de la regulación enzimática como el aislamiento directo y la identificación de los objetivos de interés (Fig. 1). Con el desarrollo de muchas clases nuevas de sondas (2), así como de nuevas clases de etiquetas de afinidad y fluorescentes (5), el perfil de proteínas basado en la actividad (ABPP) ha encontrado un uso creciente en la identificación de reguladores clave de enfermedades humanas. En particular, una serie de elegantes ejemplos recientes demuestran el valor de la PPPA para identificar reguladores interesantes de la progresión del cáncer (4, 6-8).
Proteómica basada en actividad o perfilado de proteínas basado en actividad (ABPP). En este ejemplo, las muestras de tejido tumoral se etiquetan con una sonda basada en la actividad (PPA) que contiene un grupo reactivo de fluorofosfonato. Después del etiquetado de las enzimas diana (en este caso serina hidrolasas), las proteínas etiquetadas se separan por SDS/PAGE, y los niveles de actividad relativos se determinan por la intensidad del etiquetado de la sonda. Se identifican objetivos potencialmente interesantes que tienen niveles de actividad aumentados o reducidos en muestras tumorales. Los objetivos marcados se aíslan mediante purificación de afinidad a través de la etiqueta de sonda y se identifican mediante espectrometría de masas.
En el estudio de Shields et al. (1) en este número, los autores utilizaron una sonda de serina hidrolasa de amplio espectro para perfilar tejidos de cáncer de páncreas humano. Estos esfuerzos condujeron a la identificación de una proteína denominada proteína 9 de unión al retinoblastoma (RBBP9) que tenía una actividad hidrolasa elevada en 40% de los tejidos tumorales analizados. Curiosamente, esta proteína se había identificado previamente como una proteína de unión al retinoblastoma (Rb) y no tenía actividad enzimática conocida (9). Estudios previos de la función de esta proteína sugirieron que su sobreexpresión confiere resistencia a los efectos del TGFß en la supresión del crecimiento celular. Sin embargo, se pensó que estos efectos sobre la señalización de TGFß eran el resultado directo de la unión de RBBP9 a Rb, lo que llevó a la liberación del factor de transcripción del factor de iniciación de la traducción eucariótica 1 (EIF-1). En su estudio actual, Shields et al. demostrar que RBBP9 tiene actividad de serina hidrolasa y, lo que es más importante, que esta actividad enzimática es necesaria para los efectos transformadores de esta proteína en las células cancerosas. La pérdida de actividad hidrolasa por mutación de la serina del sitio activo (identificada por homología a otras serinas hidrolasas) o la destrucción de la proteína mediada por ARNi conduce a un aumento en la fosforilación de Smad 2/3, una disminución en la expresión de moléculas de adhesión como la E-cadherina y una reducción posterior en el crecimiento tumoral. Además, los autores encuentran que los niveles de actividad de RBPP9 están elevados en varios otros cánceres humanos, lo que sugiere que la inhibición de esta actividad hidrolasa puede tener amplios efectos supresores tumorales, por lo que es un objetivo potencialmente valioso para el desarrollo de medicamentos contra el cáncer.
En múltiples niveles, el estudio de Shields et al. demuestra el poder del enfoque ABPP. En primer lugar, este enfoque permitió la identificación de una actividad enzimática en una proteína que ha demostrado funcionar en la regulación de la señalización del crecimiento celular. Utilizando el enfoque ABPP, fue posible monitorear la dinámica de regulación de esta actividad enzimática sin la necesidad de identificar un sustrato nativo y establecer un ensayo in vitro. En segundo lugar, los niveles de expresión de RBBP9 fueron equivalentes tanto en tejidos normales como en tejidos cancerosos, lo que indica que la actividad enzimática impulsa la contribución funcional de esta proteína al crecimiento de células tumorales. Por lo tanto, ninguno de los métodos genómicos o proteómicos actuales sería capaz de identificar este objetivo como un regulador clave de la enfermedad.
Por supuesto, quedan muchas preguntas sobre el papel mecanicista exacto del RBBP9. Lo más importante, ¿ cuáles son los sustratos nativos de esta enzima? ¿La enzima hidroliza realmente sus sustratos? ¿Cuál es la consecuencia de la hidrólisis del sustrato? ¿Cómo conduce el procesamiento de sustratos a la regulación de la señalización Smad2/3? Será interesante ver si el RBBP9 puede ser fácilmente inhibido por pequeñas moléculas para que pueda ser validado como un objetivo de fármaco potencialmente viable utilizando modelos más avanzados de cáncer humano en ratones. Sin duda, las respuestas a estas preguntas estarán disponibles gracias a la disponibilidad de sondas basadas en actividades.
