Monitoraggio in tempo reale degli eventi di trasduzione del segnale cellulare
La comprensione delle dinamiche cellulari della fosforilazione, o addizione di un gruppo fosfato a una molecola e i pathway di trasduzione del segnale associati, ha un'importante e ampia applicazione nello sviluppo di farmaci e terapie. Per esempio, un determinato gene soppressore del tumore ha più di 18 differenti siti di fosforilazione, che rendono possibile un controllo piuttosto complesso dell'attività. Ricercatori europei hanno dato vita al progetto QUASI ("Quantifying signal transduction") al fine di sviluppare metodi di monitoraggio dinamico dei processi di fosforilazione delle proteine in singole cellule viventi, con lo scopo di agire sui pathway di trasduzione del segnale con farmaci già esistenti o progettandone di nuovi, in particolare per il cancro e i disturbi infiammatori. Gli enzimi chiamati chinasi sono responsabili della fosforilazione. Enzimi specifici agiscono su substrati specifici, similmente al rapporto tra serratura e chiave. La fosforilazione dei substrati proteici può attivare o disattivare i pathway di trasduzione del segnale. Le proteine chinasi mitogeno-attivate (MAP) sono una famiglia di chinasi conosciuta e ben studiata da molto tempo, che partecipa a numerosi eventi di trasduzione del segnale cellulare. Tra i modelli di pathway di trasduzione del segnale più studiati, i ricercatori QUASI hanno scelto il pathway della MAP chinasi glicerolo ad alta osmolarità (HOG) e della risposta feromonica nel lievito come mezzo per sviluppare strumenti che permettessero la quantificazione in tempo reale degli eventi della fosforilazione cellulare. Per monitorare le chinasi e gli eventi chiave della fosforilazione, i ricercatori hanno adattato o sviluppato approcci quali, tra gli altri, la marcatura isotopica, la spettroscopia di massa, il bio-imaging con marker fluorescenti e i legami di reticolazione chimici.La produzione di mutazioni e analoghi di chinasi e dei loro bersagli ha permesso al team di identificare specifiche reazioni del substrato enzimatico e provocare specifiche inibizioni della trasduzione del segnale. Per contro, i modelli matematici dei pathway dell'HOG e del segnale feromonico, basati su dati sperimentali, hanno rappresentato il modo in cui vengono attivati i pathway. Gli strumenti di visualizzazione sviluppati per rappresentare i pathway dell'HOG e del feromone dovrebbero facilitare la comprensione della trasduzione del segnale intracellulare ed essere utili per la previsione degli effetti dei farmaci. L'ambizioso progetto QUASI ha contribuito con importanti tecniche, dati e strumenti allo studio dei pathway di trasduzione del segnale cellulare legati alla fosforilazione, onnipresenti eppur specifici e complessi. Ciò avrà importanti implicazioni per le terapie farmacologiche mirate.
