Determinación estructural de la ruta de señalización de mTOR
El crecimiento y la proliferación celular son procesos fundamentales que están regulados firmemente por medio de complejas redes de rutas de señalización que responden a señales ambientales. La serina treonina quinasa o ruta de la diana de rapamicina en mamíferos (mTOR), es un nutriente crucial y una ruta sensible a energía que responde al estado energético intracelular. Mediante complejos de multisubunidades, mTOR detecta los niveles de aminoácidos y oxígeno dentro de la célula e integra señales extracelulares para controlar el tamaño y la proliferación celular. Además, esta ruta responde a factores de crecimiento para regular la supervivencia celular y la organización del citoesqueleto. La desregulación de la ruta mTOR está asociada con enfermedades humanas como la obesidad, la diabetes y el cáncer. Aunque se conocen bastante bien diferentes características de esta ruta, la falta de reconstrucciones de alta resolución de su estructura impide la comprensión completa del ensamblaje, la función y la regulación de los complejos proteicos que forman la ruta mTOR. En este contexto, los socios del proyecto financiado por la Unión Europea MTOR_COMPLEXES (Structural and biophysical characterization of the human mTOR kinase and its signaling complexes) se propusieron obtener información estructural de los complejos proteicos de señalización mTORC1 y mTORC2. Para tal fin, los investigadores emplearon el sistema de expresión de múltiples genes basado en baculovirus para producir los diferentes componentes de mTORC1/2. En este sentido, estos prestaron especial atención a la optimización de las condiciones de expresión y de purificación y, además, probaron diferentes resinas de purificación por afinidad y métodos de cromatografía de exclusión por tamaño. El complejo mTORC1 purificado presentaba actividad catalítica y fue caracterizado biofísicamente por medio de un método de dispersión de luz estática. Para llevar a cabo con precisión la determinación estructural de los complejos proteicos, los investigadores emplearon un método que combina la bioconjugación química acoplada a espectrometría de masas con la tinción negativa y la microscopía crioelectrónica. Los resultados confirmaron la naturaleza dimérica de mTORC1 y revelaron la existencia un reordenamiento cabeza-cola en los dos componentes. En conjunto, los investigadores de MTOR_COMPLEXES lograron establecer con éxito un procedimiento para la generación de los complejos proteicos de mTOR totalmente ensamblados. Este es un prerrequisito importante para determinar con éxito a una mayor resolución la estructura de mTOR en el futuro. Teniendo en cuenta la implicación de la ruta mTOR en determinadas enfermedades humanas, esta información estructural es esencial para el diseño de estrategias farmacológicas.
Palabras clave
Ruta de señalización de mTOR, complejo proteico, caracterización estructural, diseño de fármacos, Baculovirus
