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Nuevos fármacos que controlan la muerte celular programada

La muerte celular desregulada es una característica distintiva de muchas enfermedades, desde la inflamación hasta la lesión tisular isquémica causada por el suministro limitado de oxígeno. Un método innovador que cuantifica los procesos de muerte en las células ayudará a diseñar nuevos fármacos para controlar estas patologías.

Salud

Durante la muerte celular programada o apoptosis, la formación de complejos proteínicos específicos desencadena distintas rutas dentro de las células. La inhibición de la actividad de algunos de estos complejos de proteínas con pequeñas moléculas puede reducir el daño asociado a la enfermedad y mostrar eficacia terapéutica. Sin embargo, el descubrimiento de fármacos se ha visto obstaculizado por la falta de herramientas y ensayos que midan la formación de complejos.

Ensayos innovadores para el cribado de complejos proteínicos de la apoptosis

El proyecto EPIC, que cuenta el respaldo del programa Marie Skłodowska-Curie (MSC), abordó estos problemas tecnológicos y desarrolló nuevos métodos para el cribado de complejos proteínicos de la apoptosis. «La definición de los mecanismos de la apoptosis facilitará el desarrollo de pequeñas moléculas que activen o desactiven los complejos de proteínas en función de la enfermedad», explica el beneficiario de una beca de investigación individual MSC Howard Fearnhead. El equipo del proyecto era interdisciplinar e incluía expertos en los campos de la muerte celular, la farmacología y el cribado, la biología estructural y la química de productos naturales. Los investigadores se centraron en la apoptosis, que se desencadena por estrés mitocondrial o daño celular e implica la liberación de la proteína mitocondrial citocromo c. Esta proteína induce la autoasociación de la proteína activadora de la proteasa apoptótica-1 (Apaf-1) que, junto con la caspasa-9, activa el proceso de destrucción celular. Además, los científicos estudiaron otro mecanismo de apoptosis: la necroptosis, que se activa en respuesta al factor de necrosis tumoral, fármacos antineoplásicos y patógenos. La necroptosis consiste en la oligomerización del dominio de cinasas de linaje mixto como la seudocinasa (MLKL, por sus siglas en inglés) iniciada por las proteincinasas de interacción con el receptor (RIP, por sus siglas en inglés), que afecta a la permeabilidad de la membrana y causa la necrosis.

Moléculas pequeñas contra la apoptosis

Según Fearnhead: «Los activadores de Apaf-1 tienen el potencial de funcionar como agentes antineoplásicos, pero tales moléculas han recibido poca atención debido a la falta de ensayos que midan la actividad de Apaf-1». EPIC llenó este vacío mediante un ensayo que puede detectar la función e interacción de las proteínas en el complejo apoptótico o apoptosoma. La reacción produce luminiscencia al interactuar con las proteínas y esta es detectada por un biosensor especialmente diseñado. De manera similar, EPIC construyó y puso a prueba biosensores para detectar la interacción de las proteínas necrosadas. Esto será extremadamente útil para la identificación y prueba de pequeños inhibidores de moléculas necróticas que pueden proteger contra la lesión asociada a la isquemia, la neurodegeneración y la nefrotoxicidad inducida por la quimioterapia. Las nuevas herramientas experimentales del equipo de EPIC han ayudado a los científicos a aclarar el mecanismo de acción y a determinar los sitios de unión de dos moléculas pequeñas previamente identificadas. También descubrieron un nuevo inhibidor del complejo proteínico de un organismo de las profundidades marinas no descrito anteriormente, recogido del suelo del Atlántico Norte, y determinaron su estructura química.

Perspectivas de cara al futuro

Las herramientas de alto rendimiento de EPIC se utilizarán con fines de descubrimiento de fármacos para caracterizar las propiedades farmacológicas de los inhibidores del complejo proteínico inductor de la muerte celular. El uso de estas herramientas para examinar grandes quimiotecas culminará con la identificación de nuevas moléculas de partida. «Los próximos pasos son ampliar las aplicaciones de los ensayos para visualizar los complejos de proteínas en las células y los tejidos “in vivo”», continúa Fearnhead. Los investigadores de EPIC están trabajando para lograr estos objetivos a través de la colaboración con expertos en descubrimiento de fármacos en los Países Bajos, biólogos del desarrollo en España y Noruega, y expertos en visualización de la luminiscencia en Suiza y Japón.

Palabras clave

EPIC, muerte celular programada, apoptosis, necroptosis, complejo proteínico, inhibidor, biosensor

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