L’ultimo decennio ha visto notevoli progressi nei campi della proteomica e della genomica. Oltre ai progressi tecnici di base che hanno portato ad un aumento del volume di dati di alta qualità, questa rivoluzione “omica” ha anche iniziato a fornire alcune interessanti intuizioni sulla diversità dei processi che regolano la tumorigenesi in molti diversi tipi di tumori umani. Le grandi tabelle di marcia dell’espressione genica e proteica prodotte da questi metodi spesso possono essere utilizzate per classificare i tumori o prevedere la risposta a determinati tipi di trattamenti. Tuttavia, spesso non riescono a individuare regolatori specifici che possono servire come obiettivi promettenti per la prossima generazione di farmaci antitumorali, in gran parte perché molte delle principali classi “drogabili” di proteine sono enzimi strettamente regolati sia a livello di trascrizione e traduzione che a livello di attività enzimatica. Così molti metodi “-omici ” ormai comuni non riescono a fornire informazioni sulla regolazione dinamica di un dato enzima o famiglia di enzimi durante le molte fasi dello sviluppo del cancro. In questo numero di PNAS, Shields et al. (1) utilizzare un metodo relativamente nuovo definito “proteomica basata sull’attività” per identificare una proteina con attività di idrolasi della serina che è un regolatore essenziale della crescita delle cellule tumorali. Utilizzando questo approccio funzionale, gli autori sono stati in grado di identificare un target enzimatico specifico che può servire come un obiettivo prezioso per lo sviluppo di farmaci antitumorali.

Il campo della proteomica basata sull’attività o proteomica chimica è emerso come alternativa ai metodi proteomici standard, che forniscono principalmente informazioni sull’abbondanza complessiva di proteine (per le recensioni, vedere rifs. 2–4). L’approccio proteomico basato sull’attività si avvale di sonde di piccole molecole che si legano agli enzimi in modo dipendente dall’attività, consentendo sia la quantificazione della dinamica della regolazione enzimatica sia l’isolamento diretto e l’identificazione dei bersagli di interesse (Fig. 1). Con lo sviluppo di molte nuove classi di sonde (2) e nuove classi di tag di affinità e fluorescenti (5), il profilo proteico basato sull’attività (ABPP) ha trovato un uso crescente nell’identificazione dei regolatori chiave delle malattie umane. In particolare, una serie di esempi eleganti recenti dimostrano il valore di ABPP nell’identificare interessanti regolatori della progressione del cancro (4, 6-8).

Nello studio di Shields et al. (1) in questo numero, gli autori hanno utilizzato una sonda di serina idrolasi ad ampio spettro per profilare i tessuti del cancro pancreatico umano. Questi sforzi hanno portato all’identificazione di una proteina chiamata retinoblastoma-binding protein 9 (RBBP9) che aveva un’elevata attività idrolasi nel 40% dei tessuti tumorali analizzati. È interessante notare che questa proteina era stata identificata in precedenza come una proteina legante il retinoblastoma (Rb) e non aveva attività enzimatica nota (9). Studi precedenti sulla funzione di questa proteina hanno suggerito che la sua sovraespressione conferisce resistenza agli effetti di TGFß nella soppressione della crescita cellulare. Tuttavia, questi effetti sulla segnalazione di TGFß sono stati pensati per essere il risultato diretto del legame di RBBP9 a Rb, piombo al rilascio del fattore di trascrizione eucariotico di inizio di traduzione fattore 1 (EIF-1). Nel loro studio attuale, Shields et al. mostrano che RBBP9 ha attività idrolasi serina e, cosa più importante, che questa attività enzimatica è necessaria per gli effetti trasformanti di questa proteina nelle cellule tumorali. La perdita dell’attività dell’idrolasi per mutazione della serina del sito attivo (identificata dall’omologia ad altre idrolasi della serina) o il knock-down mediato da RNAi della proteina porta ad un aumento della fosforilazione Smad 2/3, una diminuzione dell’espressione di molecole di adesione come E-caderina e una successiva riduzione della crescita tumorale. Inoltre, gli autori trovano che i livelli di attività di RBPP9 sono elevati in un certo numero di altri tumori umani, suggerendo che l’inibizione di questa attività idrolasi può avere ampi effetti soppressivi del tumore, rendendolo un obiettivo potenzialmente prezioso per lo sviluppo di farmaci antitumorali.

Su più livelli, lo studio di Shields et al. dimostra la potenza dell’approccio ABPP. In primo luogo, questo approccio ha permesso l’identificazione di un’attività enzimatica in una proteina che ha dimostrato di funzionare nella regolazione della segnalazione della crescita cellulare. Utilizzando l’approccio ABPP, è stato possibile monitorare la dinamica della regolazione di questa attività enzimatica senza la necessità di identificare un substrato nativo e stabilire un test in vitro. In secondo luogo, i livelli di espressione di RBBP9 erano equivalenti nei tessuti normali e tumorali, suggerendo che l’attività enzimatica guida il contributo funzionale di questa proteina alla crescita delle cellule tumorali. Quindi nessuno degli attuali metodi genomici o proteomici sarebbe in grado di identificare questo obiettivo come un regolatore chiave della malattia.

Naturalmente, rimangono molte domande sull’esatto ruolo meccanicistico di RBBP9. Soprattutto, quali sono i substrati nativi di questo enzima? L’enzima idrolizza effettivamente i suoi substrati? Qual è la conseguenza dell’idrolisi del substrato? In che modo l’elaborazione del substrato porta alla regolazione della segnalazione Smad2/3? Sarà interessante vedere se RBBP9 può essere prontamente inibito da piccole molecole in modo che possa essere convalidato come un bersaglio di droga potenzialmente praticabile utilizzando modelli murini più avanzati di cancro umano. Le risposte a queste domande saranno sicuramente disponibili grazie alla disponibilità di sonde basate sull’attività.