مطالعات ساختاری راه را برای داروهای سرطانی که می توانند فقط نسخه های جهش یافته را هدف قرار دهند، هموار می کند

گروه آزمایشگاهی او در حال پیگیری این تحقیق با مطالعات اضافی است که نشان می دهد چگونه داروهای فعلی ساختار PI3Kα را تغییر می دهند.

این کار آسانی نیست: PI3Kα یک پروتئین خاص انعطاف‌پذیر و “ویگیل” است، بنابراین گرفتن یک عکس فوری از ساختار آن دشوار است. با این حال، گروه Vogt متوجه شد که وقتی PI3Kα به یکی از بازدارنده‌های موجود متصل شد، پایدارتر شد. که در PNAS در مقالات منتشر شده در نوامبر 2021 و سپتامبر 2022، آنها از نوعی تکنیک تصویربرداری به نام میکروسکوپ الکترونی برودتی (cryo-EM) برای کار کردن ساختار سه بعدی PI3Kα استفاده کردند. با این دانش، آنها ابتدا ساختار PI3Kα متصل به بازدارنده را بررسی کردند. سپس، برای تجسم پروتئین بدون بازدارنده، از مولکول‌های پیوند متقابل برای اتصال بخش‌های مختلف PI3Kα به خود استفاده کردند و انعطاف‌پذیرترین بخش‌های پروتئین را تثبیت کردند.

موسسه تحقیقاتی اسکریپس

پیتر وگت، دکترا، نویسنده ارشد، استاد، گروه پزشکی مولکولی، تحقیقات اسکریپس

Vogt می گوید: «برای حل این مشکل، باید بازدارنده هایی بسازید که فقط نسخه های جهش یافته PI3Kα را تشخیص دهند. اما برای انجام این کار، به اطلاعات ساختاری در مورد آنچه که PI3Kα جهش یافته و بیش فعال را از PI3Kα معمولی متمایز می کند، نیاز دارید.

مرجع مجله:

منبع:

برای طراحی داروهایی که رشد سرطان‌های تهاجمی را متوقف می‌کنند، به شناخت ساختار پروتئین‌هایی که موتور سرطان‌ها را روشن می‌کنند کمک می‌کند.

وگت می گوید: «تغییرات ساختاری کاملاً چشمگیری وجود دارد. و در پایان، تغییرات اساساً شکل طبیعی فعال شده پروتئین را تقلید می‌کنند، با تنها تفاوت این که همیشه در این ساختار فعال است.

در یک سری از سه مقاله منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علومدانشمندان Scripps Research ساختار سه بعدی فسفوئینوزیتید 3-کیناز آلفا (PI3Kα)، پروتئینی که اغلب در سلول های سرطانی جهش یافته است را روشن کرده اند. علاوه بر این، تیم تحقیقاتی چگونگی تغییر ساختار با جهش‌های مرتبط با سرطان را روشن کرد و راه را برای داروهایی هموار کرد که فقط نسخه‌های جهش‌یافته را هدف قرار دهند.

یافته‌ها به راه‌هایی برای استفاده از داروها برای خاموش کردن این نسخه همیشه روشن PI3Kα در سلول‌های سرطانی، بدون خاموش کردن PI3Kα سالم اشاره می‌کنند. وگت می‌گوید، نکته کلیدی این است که داروها باید به بخش متفاوتی از پروتئین PI3Kα متصل شوند تا جایی که مهارکننده‌های PI3Kα موجود در آن متصل می‌شوند؛ بخشی که از نظر ساختاری بین نسخه‌های سالم و جهش‌یافته پروتئین متفاوت است.

لیو، ایکس. و همکاران (2022) ساختارهای Cryo-EM جهش های دامنه مارپیچ و کیناز مخصوص سرطان PI3Kα. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2215621119.



منبع

ما امیدواریم که این یافته‌های ساختاری دقیق منجر به کشف داروهایی شود که بر سلول‌های سرطانی تأثیر می‌گذارند اما بر سلول‌های سالم تأثیر نمی‌گذارند. این به طور بالقوه می تواند عوارض جانبی مرتبط با داروهای فعلی PI3Kα را از بین ببرد.”


PI3Kα نقش مرکزی در بقا و رشد سلول ایفا می کند. در سلول های سالم، پروتئین در صورت نیاز روشن و خاموش می شود. اما در بسیاری از انواع سرطان – از جمله پستان، کولورکتال، آندومتر و مغز – جهش در PI3Kα باعث می شود که همیشه فعال باشد و رشد کنترل نشده تومورها را تشویق می کند. داروهای فعلی که هدفشان ترمز کردن PI3Kα است به بخشی از پروتئین متصل می شود که به ندرت بین نسخه های سالم و جهش یافته تغییر می کند. این بدان معنی است که تمام PI3Kα در بدن خاموش است. به همین دلیل، این مهارکننده‌های PI3Kα دارای فهرست طولانی از عوارض جانبی و سمیت هستند.

اخیراً، تیم تحقیقاتی از همان جعبه ابزار cryo-EM برای کنار هم قرار دادن ساختار دو نسخه جهش یافته PI3Kα که اغلب در سلول های سرطانی یافت می شود، استفاده کردند. آن اثر، ماه گذشته منتشر شد PNASنشان داد که چگونه برخی از بخش های PI3Kα جهش یافته شبیه شکل فعال شده PI3Kα هستند.