ultimul deceniu a înregistrat progrese remarcabile în domeniile proteomicii și genomicii. În plus față de progresele tehnice de bază care au dus la un volum crescut de date de înaltă calitate, această revoluție „-omics” a început, de asemenea, să ofere câteva informații interesante despre diversitatea proceselor care reglementează tumorigeneza în multe tipuri diferite de cancer uman. Foile de parcurs mari ale expresiei genelor și proteinelor produse de aceste metode pot fi adesea folosite pentru a clasifica cancerele sau pentru a prezice răspunsul la anumite tipuri de tratamente. Cu toate acestea, de multe ori nu reușesc să identifice regulatori specifici care pot servi drept ținte promițătoare pentru următoarea generație de medicamente anticanceroase, în mare parte deoarece multe dintre clasele majore de proteine „drogabile” sunt enzime care sunt strict reglementate atât la nivelul transcripției și traducerii, cât și la nivelul activității enzimatice. Astfel, multe metode „-omice ” acum comune nu reușesc să furnizeze informații despre reglarea dinamică a unei enzime date sau a unei familii de enzime în timpul multor etape ale dezvoltării cancerului. În acest număr al PNAS, Shields și colab. (1) utilizați o metodă relativ nouă denumită „proteomică bazată pe activitate” pentru a identifica o proteină cu activitate serină hidrolază care este un regulator esențial al creșterii celulelor tumorale. Prin utilizarea acestei abordări funcționale, autorii au reușit să identifice o țintă enzimatică specifică care poate servi ca o țintă valoroasă pentru dezvoltarea medicamentelor anticanceroase.
domeniul proteomicii bazate pe Activitate sau proteomica chimică a apărut ca o alternativă la metodele proteomice standard, care oferă în primul rând informații despre abundența generală a proteinelor (pentru recenzii, a se vedea refs. 2–4). Abordarea proteomică bazată pe activitate utilizează sonde mici de molecule care se leagă de enzime într-o manieră dependentă de activitate, permițând astfel atât cuantificarea dinamicii reglării enzimei, cât și izolarea directă și identificarea țintelor de interes (Fig. 1). Odată cu dezvoltarea multor noi clase de sonde (2), precum și a unor noi clase de afinitate și etichete fluorescente (5), profilarea proteinelor pe bază de activitate (ABPP) a găsit o utilizare din ce în ce mai mare în identificarea regulatorilor cheie ai bolilor umane. În special, o serie de exemple elegante recente demonstrează valoarea ABPP în identificarea regulatorilor interesanți ai progresiei cancerului (4, 6-8).
proteomică bazată pe Activitate sau profilare proteică bazată pe activitate (ABPP). În acest exemplu, probele de țesut tumoral sunt etichetate cu o sondă bazată pe activitate (ABP) care conține un grup fluorofosfonat reactiv. După etichetarea enzimelor țintă (în acest caz serin hidrolaze), proteinele etichetate sunt separate prin SDS/pagină, iar nivelurile relative de activitate sunt determinate de intensitatea etichetării sondei. Țintele potențial interesante sunt identificate ca având niveluri crescute sau reduse de activitate în probele tumorale. Țintele etichetate sunt izolate prin purificarea afinității prin eticheta sondei și identificate prin spectrometrie de masă.
în studiul lui Shields și colab. (1) în acest număr, autorii au folosit o sondă serin hidrolază cu spectru larg pentru a profila țesuturile cancerului pancreatic uman. Aceste eforturi au condus la identificarea unei proteine denumite proteina 9 care leagă retinoblastomul (RBBP9) care a avut o activitate crescută a hidrolazei în 40% din țesuturile tumorale analizate. Interesant, această proteină a fost identificată anterior ca o proteină de legare a retinoblastomului (Rb) și nu a avut activitate enzimatică cunoscută (9). Studiile anterioare ale funcției acestei proteine au sugerat că supraexprimarea acesteia conferă rezistență la efectele TGF-ului în suprimarea creșterii celulare. Cu toate acestea, s-a considerat că aceste efecte asupra semnalizării TGF-ului la numărul unu au fost rezultatul direct al legării RBBP9 la Rb, ceea ce a dus la eliberarea factorului de transcripție 1 (EIF-1) al factorului de inițiere a traducerii eucariote. În studiul lor actual, Shields și colab. arătați că RBBP9 are activitate serină hidrolază și, mai important, că această activitate enzimatică este necesară pentru efectele transformatoare ale acestei proteine în celulele canceroase. Pierderea activității hidrolazei prin mutația serinei cu situs activ (identificată prin omologie cu alte serine hidrolaze) sau distrugerea mediată de RNAi a proteinei duce la o creștere a fosforilării Smad 2/3, o scădere a expresiei moleculelor de adeziune, cum ar fi e-cadherina și o reducere ulterioară a creșterii tumorale. Mai mult, autorii au descoperit că nivelurile de activitate ale RBPP9 sunt crescute într-o serie de alte tipuri de cancer uman, sugerând că inhibarea acestei activități de hidrolază poate avea efecte extinse de supresie tumorală, făcându-l o țintă potențial valoroasă pentru dezvoltarea medicamentelor anticanceroase.
pe mai multe niveluri, studiul lui Shields și colab. demonstrează puterea abordării ABPP. În primul rând, această abordare a permis identificarea unei activități enzimatice într-o proteină care funcționează în reglarea semnalizării creșterii celulare. Prin utilizarea abordării ABPP, a fost posibilă monitorizarea dinamicii reglării acestei activități enzimatice fără a fi necesară identificarea unui substrat nativ și stabilirea unui test in vitro. În al doilea rând, nivelurile de exprimare a RBBP9 au fost echivalente atât în țesuturile normale, cât și în cele canceroase, sugerând că activitatea enzimatică conduce contribuția funcțională a acestei proteine la creșterea celulelor tumorale. Astfel, niciuna dintre metodele genomice sau proteomice actuale nu ar fi capabilă să identifice această țintă ca regulator cheie al bolii.
desigur, rămân multe întrebări despre rolul mecanicist exact al RBBP9. Cel mai important, care sunt substraturile native ale acestei enzime? Enzima își hidrolizează substraturile? Care este consecința hidrolizei substratului? Cum conduce prelucrarea substratului la reglarea semnalizării Smad2 / 3? Va fi interesant să vedem dacă RBBP9 poate fi ușor inhibat de molecule mici, astfel încât să poată fi validat ca o țintă potențial viabilă de droguri folosind modele mai avansate de șoarece de cancer uman. Răspunsurile la aceste întrebări vor fi cu siguranță viitoare datorită disponibilității sondelor bazate pe activități.
