het afgelopen decennium heeft opmerkelijke vooruitgang geboekt op het gebied van zowel proteomica als genomica. Naast de fundamentele technische vooruitgang die hebben geleid tot een verhoogd volume van hoogwaardige gegevens, is deze “-omics” revolutie ook begonnen met een aantal interessante inzichten te bieden in de diversiteit van processen die tumorigenese reguleren in veel verschillende soorten menselijke kanker. De grote roadmaps van gen en eiwituitdrukking die door deze methodes worden geproduceerd kunnen vaak worden gebruikt om kanker te classificeren of reactie op bepaalde soorten behandelingen te voorspellen. Nochtans, slagen zij er vaak niet in om specifieke regelgevers te lokaliseren die als veelbelovende doelstellingen voor de volgende generatie van drugs tegen kanker kunnen dienen, grotendeels omdat veel van de belangrijke “druggable” klassen van proteã nen enzymen zijn die strak worden geregeld zowel op het niveau van transcriptie en Vertaling als op het niveau van enzymactiviteit. Veel nu gangbare “-omic” methoden leveren dus geen informatie over de dynamische regulatie van een bepaald enzym of familie van enzymen tijdens de vele stadia van kankerontwikkeling. In dit nummer van PNAS, Shields et al. (1) Maak gebruik van een relatief nieuwe methode genoemd “activity-based proteomics” om een eiwit met serine hydrolase activiteit te identificeren die een essentiële regulator van tumorcelgroei is. Door deze functionele benadering te gebruiken, konden de auteurs een specifiek enzymdoel identificeren dat als waardevol doel voor de ontwikkeling van geneesmiddelen tegen kanker kan dienen.

het gebied van activity-based proteomics of chemische proteomics is naar voren gekomen als een alternatief voor standaard proteomic methodes, die voornamelijk informatie verstrekken over de totale abundantie van eiwitten (voor beoordelingen, zie refs. 2–4). De op activiteit-gebaseerde proteomic benadering maakt gebruik van kleine moleculesondes die aan enzymen op een activiteit-afhankelijke manier binden, waarbij zowel kwantificering van de dynamiek van enzymregulatie als directe isolatie en identificatie van de doelstellingen van belang (Fig. 1). Met de ontwikkeling van vele nieuwe klassen van sondes (2) evenals nieuwe klassen van affiniteit en fluorescente markeringen (5), heeft activity-based protein profiling (ABPP) toenemend gebruik in het identificeren van belangrijke regelgevers van menselijke ziekten gevonden. Met name een aantal recente elegante voorbeelden tonen de waarde van ABPP aan bij het identificeren van interessante regulatoren van kankerprogressie (4, 6-8).

In het onderzoek van Shields et al. (1) in dit nummer gebruikten de auteurs een breedspectrum serinehydrolase-sonde om menselijke pancreaskanker-weefsels te profileren. Deze inspanningen leidden tot de identificatie van een proteã ne genoemd retinoblastoom-bindende proteã ne 9 (RBBP9) die hydrolaseactiviteit in 40% van de geanalyseerde tumorweefsels had opgeheven. Interessant genoeg was dit eiwit eerder geïdentificeerd als een retinoblastoom (Rb)-bindend eiwit en had het geen bekende enzymactiviteit (9). De voorafgaande studies van de functie van dit eiwit stelden voor dat zijn overexpressie weerstand tegen de gevolgen van TGFß in het onderdrukken van celgroei verleent. Deze effecten op de TGFß-signalering werden echter verondersteld het directe gevolg te zijn van de binding van RBBP9 aan Rb, wat leidde tot de release van de transcriptiefactor van de eukaryotische translatieinitiatiefactor 1 (EIF-1). In hun huidige studie, Shields et al. laat zien dat rbbp9 serinehydrolase-activiteit heeft en, nog belangrijker, dat deze enzymactiviteit nodig is voor de transformerende effecten van dit eiwit in kankercellen. Verlies van hydrolaseactiviteit door mutatie van het actief-plaatseserine (door homologie aan andere serinehydrolasen wordt geà dentificeerd) of RNAi-gemedieerde knock-down van het eiwit leidt tot een verhoging van smad 2/3 phosphorylation, een daling van de uitdrukking van adhesiemolecules zoals e-cadherin, en een volgende vermindering van tumorgroei. Verder vinden de auteurs dat de rbpp9-activiteitsniveaus in een aantal andere menselijke kanker worden verhoogd, wat suggereert dat remming van deze hydrolase-activiteit brede tumor-onderdrukkende effecten kan hebben, waardoor het een potentieel waardevol doelwit voor de ontwikkeling van geneesmiddelen tegen kanker is.

op meerdere niveaus, de studie door Shields et al. toont de kracht van de ABPP aanpak. Eerst, stond deze benadering de identificatie van een enzymactiviteit in een proteã ne toe getoond om in de verordening van cel-groei te functioneren signalerend. Door gebruik te maken van de ABPP-benadering was het mogelijk om de dynamiek van de regulatie van deze enzymactiviteit te monitoren zonder de noodzaak om een natief substraat te identificeren en een in vitro assay op te stellen. Ten tweede waren de expressieniveaus van RBBP9 equivalent in zowel normale als kankerweefsels, wat suggereert dat enzymactiviteit de functionele bijdrage van dit eiwit aan de tumor-celgroei drijft. Aldus zou geen van de huidige genomic of proteomic methodes dit doel als zeer belangrijke regelgever van ziekte kunnen identificeren.

natuurlijk blijven er veel vragen over de exacte mechanistische rol van RBBP9. Belangrijker nog, wat zijn de inheemse substraten van dit enzym? Hydrolyseert het enzym zijn substraten? Wat is het gevolg van substraathydrolyse? Hoe leidt substraatverwerking tot regulering van Smad2/3-signalering? Het zal interessant zijn om te zien of RBBP9 gemakkelijk door kleine molecules kan worden geremd zodat het als potentieel levensvatbaar drugdoel kan worden gevalideerd gebruikend meer geavanceerde muismodellen van menselijke kanker. De antwoorden op deze vragen zullen ongetwijfeld worden gegeven dankzij de beschikbaarheid van activity-based sondes.