La dernière décennie a connu des progrès remarquables dans les domaines de la protéomique et de la génomique. En plus des avancées techniques de base qui ont conduit à un volume accru de données de haute qualité, cette révolution « -omique » a également commencé à fournir des informations intéressantes sur la diversité des processus qui régulent la tumorigénèse dans de nombreux types de cancers humains. Les grandes feuilles de route de l’expression des gènes et des protéines produites par ces méthodes peuvent souvent être utilisées pour classer les cancers ou prédire la réponse à certains types de traitements. Cependant, ils ne parviennent souvent pas à identifier des régulateurs spécifiques qui pourraient servir de cibles prometteuses pour la prochaine génération de médicaments anticancéreux, en grande partie parce que bon nombre des principales classes de protéines « droguables » sont des enzymes étroitement régulées à la fois au niveau de la transcription et de la traduction et au niveau de l’activité enzymatique. Ainsi, de nombreuses méthodes « -omiques » désormais courantes ne fournissent pas d’informations sur la régulation dynamique d’une enzyme ou d’une famille d’enzymes donnée pendant les nombreuses étapes du développement du cancer. Dans ce numéro de PNAS, Shields et al. (1) utiliser une méthode relativement nouvelle appelée « protéomique basée sur l’activité » pour identifier une protéine à activité sérine hydrolase qui est un régulateur essentiel de la croissance des cellules tumorales. En utilisant cette approche fonctionnelle, les auteurs ont pu identifier une cible enzymatique spécifique pouvant servir de cible précieuse pour le développement de médicaments anticancéreux.

Le domaine de la protéomique basée sur l’activité ou de la protéomique chimique est apparu comme une alternative aux méthodes protéomiques standard, qui fournissent principalement des informations sur l’abondance globale des protéines (pour les revues, voir refs. 2–4). L’approche protéomique basée sur l’activité utilise des sondes à petites molécules qui se lient aux enzymes de manière dépendante de l’activité, permettant ainsi à la fois la quantification de la dynamique de régulation enzymatique et l’isolement direct et l’identification des cibles d’intérêt (Fig. 1). Avec le développement de nombreuses nouvelles classes de sondes (2) ainsi que de nouvelles classes d’affinité et de balises fluorescentes (5), le profilage des protéines basé sur l’activité (ABPP) a trouvé une utilisation croissante pour identifier les régulateurs clés des maladies humaines. En particulier, un certain nombre d’exemples élégants récents démontrent la valeur de l’ABPP pour identifier des régulateurs intéressants de la progression du cancer (4, 6-8).

Dans l’étude de Shields et al. (1) dans ce numéro, les auteurs ont utilisé une sonde à sérine hydrolase à large spectre pour profiler les tissus cancéreux du pancréas humain. Ces efforts ont conduit à l’identification d’une protéine appelée protéine de liaison au rétinoblastome 9 (RBBP9) qui avait une activité hydrolase élevée dans 40% des tissus tumoraux analysés. Fait intéressant, cette protéine avait déjà été identifiée comme une protéine se liant au rétinoblastome (Rb) et n’avait aucune activité enzymatique connue (9). Des études antérieures sur la fonction de cette protéine ont suggéré que sa surexpression confère une résistance aux effets du TGFß sur la suppression de la croissance cellulaire. Cependant, ces effets sur la signalisation TGFß seraient le résultat direct de la liaison de RBBP9 à Rb, conduisant à la libération du facteur de transcription eucaryote du facteur d’initiation de la traduction 1 (EIF-1). Dans leur étude actuelle, Shields et al. montrer que RBBP9 a une activité sérine hydrolase et, plus important encore, que cette activité enzymatique est nécessaire aux effets de transformation de cette protéine dans les cellules cancéreuses. La perte d’activité hydrolase par mutation de la sérine du site actif (identifiée par homologie avec d’autres sérines hydrolases) ou la neutralisation de la protéine par ARNi entraîne une augmentation de la phosphorylation Smad 2/3, une diminution de l’expression des molécules d’adhésion telles que l’E-cadhérine et une réduction ultérieure de la croissance tumorale. En outre, les auteurs constatent que les niveaux d’activité de RBPP9 sont élevés dans un certain nombre d’autres cancers humains, suggérant que l’inhibition de cette activité hydrolase peut avoir de larges effets suppressifs de la tumeur, ce qui en fait une cible potentiellement précieuse pour le développement de médicaments anticancéreux.

À plusieurs niveaux, l’étude de Shields et al. démontre la puissance de l’approche ABPP. Tout d’abord, cette approche a permis l’identification d’une activité enzymatique dans une protéine dont il a été démontré qu’elle fonctionnait dans la régulation de la signalisation de la croissance cellulaire. En utilisant l’approche ABPP, il a été possible de surveiller la dynamique de régulation de cette activité enzymatique sans avoir besoin d’identifier un substrat natif et d’établir un dosage in vitro. Deuxièmement, les niveaux d’expression de RBBP9 étaient équivalents dans les tissus normaux et cancéreux, suggérant que l’activité enzymatique entraîne la contribution fonctionnelle de cette protéine à la croissance des cellules tumorales. Ainsi, aucune des méthodes génomiques ou protéomiques actuelles ne serait capable d’identifier cette cible comme un régulateur clé de la maladie.

Bien sûr, de nombreuses questions sur le rôle mécaniste exact de RBBP9 demeurent. Plus important encore, quels sont les substrats natifs de cette enzyme? L’enzyme hydrolyse-t-elle réellement ses substrats? Quelle est la conséquence de l’hydrolyse du substrat? Comment le traitement du substrat conduit-il à la régulation de la signalisation Smad2 / 3? Il sera intéressant de voir si RBBP9 peut être facilement inhibé par de petites molécules afin qu’il puisse être validé comme cible médicamenteuse potentiellement viable en utilisant des modèles murins plus avancés de cancer humain. Les réponses à ces questions seront très certainement à venir grâce à la disponibilité de sondes basées sur l’activité.