Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Riverside converteu uma proteína fluorescente natural de corais em um biossensor que pode ser usado para monitorar o sistema celular tiorredoxina (Trx), que é um alvo promissor para a terapia do câncer.

Seu papel, intitulado "Monitorando o redox da tiorredoxina com um biossensor fluorescente vermelho codificado geneticamente, "foi publicado recentemente em Nature Chemical Biology . A equipe de pesquisa inclui Huiwang Ai, um professor associado do Departamento de Química; Yichong Fan, um estudante de pós-graduação no programa de Toxicologia Ambiental e autor principal do artigo; Merna Makar, um estudante de graduação; e Michael Wang, um estudante do ensino médio que está ganhando experiência em pesquisa na UCR.

O laboratório Ai desenvolve novas ferramentas de imagem molecular para perscrutar dentro das células e entender seus processos de comunicação e sinalização. Um de seus focos é a organização espaço-temporal da sinalização redox e sua interrupção sob estresse oxidativo. Os processos redox são um importante componente regulador da sinalização celular em humanos. Espécies reativas de oxigênio (ROS), que são produtos químicos oxidativos gerados por células em resposta a vários sinais, desempenham um papel fisiopatológico duplo:por um lado, mediar as vias fisiológicas de transdução de sinal, enquanto, por outro lado, causam estresse oxidativo quando seus níveis estão altos. O estresse oxidativo severo pode levar a danos e morte celulares e a uma variedade de doenças.

As proteínas da família da tiorredoxina (Trx) desempenham papéis críticos na regulação dos processos redox celulares. Clinicamente, foi demonstrado que os níveis de Trx estão elevados no plasma de pacientes com câncer sólido e leucemia, e diminuída quando o tumor é removido cirurgicamente. O sistema Trx é, portanto, um alvo de droga contra o câncer validado e drogas que inibem o sistema Trx estão agora em desenvolvimento clínico com resultados iniciais promissores. Além disso, o sistema Trx foi proposto como um alvo de drogas para certas infecções bacterianas e parasitárias.

A dificuldade técnica no monitoramento direto do status redox de Trx em células vivas tem dificultado muito as investigações sobre as funções do sistema redox Trx e a interação entre Trx e outros componentes de sinalização celular. Agora, o laboratório Ai abordou essa lacuna criando o primeiro biossensor fluorescente geneticamente codificado que pode monitorar diretamente o status redox de Trx em células cancerosas de mamíferos vivas. Combinando engenharia de proteínas e técnicas de imagem de fluorescência, o sensor que desenvolveram, chamado TrxRFP1, monitorou com sucesso a dinâmica redox compartimentada de Trx causada por vários medicamentos contra o câncer em diferentes tipos de células cancerígenas.

Este novo sensor abre novas oportunidades para a compreensão da biologia do Trx celular, e além do mais, para triagem de alto rendimento de novos moduladores moleculares do sistema Trx. Yichong Fan, um estudante de graduação no laboratório de Ai, está trabalhando atualmente na triagem rápida e quantitativa de bibliotecas de compostos usando TrxRFP1 como um indicador. A triagem pode levar à identificação de potenciais inibidores do sistema Trx, que podem ter aplicações terapêuticas.