Usando Cryo-Electron Microscopy Facility da UT Southwestern, os pesquisadores capturaram imagens de uma enzima para a lipidação Wnt, que é fundamental para o desenvolvimento humano e crucial para a ativação da sinalização Wnt. As descobertas, relatadas na Nature , lançar luz sobre os mecanismos por trás dessa atividade e pode eventualmente levar a novos medicamentos para tratar várias doenças malignas.
"Somos capazes de empurrar ainda mais o envelope de pesquisa para a área-chave das vias de sinalização relacionadas ao câncer, graças à instalação de microscopia crioeletrônica de última geração (crio-EM) da UT Southwestern", disse Xiaochun Li, Ph.D. ., Professor Associado de Genética Molecular e Biofísica, que co-liderou o estudo com Yang Liu, um estudante de pós-graduação do quarto ano, e Xiaofeng Qi, Ph.D., pesquisador de pós-doutorado. Tanto o Sr. Liu quanto o Dr. Qi trabalham no laboratório Li. "O mecanismo científico revelado pode acelerar o desenvolvimento de novas drogas de combate ao câncer para tumores sólidos avançados".

Os cientistas sabem há muito tempo que os membros da família de proteínas Wnt são fundamentais para o desenvolvimento embrionário, iniciando as vias de sinalização necessárias para funções como formação de eixos, especificação do destino celular e proliferação e migração celular. Quando as proteínas Wnt foram descobertas no início dos anos 80, elas foram imediatamente associadas ao câncer; A sinalização aberrante de Wnt é conhecida por contribuir para o câncer de pâncreas, melanoma, câncer de mama triplo negativo e outros tipos de malignidades.

Para desempenhar suas funções de sinalização, explicou o Dr. Li, as proteínas Wnt devem primeiro ser ativadas pela adição de uma molécula de lipídio, um trabalho realizado por uma enzima chamada Porcupine (PORCN). Como isso ocorre estruturalmente e o mecanismo pelo qual os medicamentos em investigação inibem essa atividade são desconhecidos.

Para investigar, Dr. Li e seus colegas reuniram imagens crio-EM de quatro estruturas:PORCN ligado a uma co-enzima chamada palmitoleoil-CoA, que contribui com a molécula lipídica para ativar Wnt; PORCN ligado a LGK974, uma droga experimental conhecida por inibir a sinalização Wnt; PORCN vinculado a LGK974 e WNT3A, um membro da família Wnt; e PORCN ligados a uma proteína WNT3A modificada por lipídios ativada. O Cryo-EM, uma técnica reconhecida pelo Prêmio Nobel de 2017, congela proteínas no local para obter imagens microscópicas de resolução atômica.

Essas imagens mostraram que WNT3A, PORCN e palmitoleoil-CoA se reúnem em uma configuração do tipo sanduíche, com PORCN no meio flanqueado pelos outros dois precursores. Quando WNT3A e PORCN foram incubados com LGK974 em vez de palmitoleoil-CoA, a droga experimental tomou o lugar do palmitoleoil-CoA, bloqueando sua capacidade de se ligar e contribuir com a molécula lipídica; sem essa modificação lipídica, disse o Dr. Li, o WNT3A não pode desencadear uma cascata de sinalização.

Além disso, as imagens resolveram um mistério de décadas sobre por que a cadeia lipídica que modifica as proteínas Wnt difere estruturalmente daquela em uma proteína relacionada chamada Hedgehog, que também está envolvida no desenvolvimento humano e no câncer e é ativada pela modificação lipídica. Enquanto a cadeia lipídica em Hedgehog é feita de um ácido graxo saturado, fazendo com que ela se estenda em uma linha reta, a de PORCN é insaturada, fazendo com que ela se dobre em forma de C. Os pesquisadores descobriram que essa dobra é necessária para que a cadeia lipídica se encaixe em uma cavidade no PORCN, um passo crítico antes de transferi-lo para o Wnt.

Dr. Li observou que LGK974 é uma das várias drogas que afetam a sinalização Wnt que está atualmente em ensaios clínicos contra vários tipos de câncer. Conhecer as estruturas atômicas de Wnt, PORCN, palmitoleoil-CoA e seus complexos pode levar a drogas mais bem projetadas para bloquear essas interações. + Explorar mais

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