El equipo de Salk revela una unión de anticuerpos nunca antes vista, informando tanto sobre el cáncer de hígado como sobre el diseño de anticuerpos

El equipo de Salk revela una unión de anticuerpos nunca antes vista, informando tanto sobre el cáncer de hígado como sobre el diseño de anticuerpos

La colaboración de varios institutos utiliza cristalografía de rayos X y anticuerpos recombinantes para descubrir el funcionamiento de una molécula esquiva fundamental para la salud humana

LA JOLLA—En biología estructural, algunas moléculas son tan inusuales que solo pueden capturarse con un conjunto único de herramientas. Así es precisamente como un equipo de investigación multiinstitucional dirigido por científicos de Salk definió cómo los anticuerpos pueden reconocer un compuesto llamado fosfohistidina, una molécula altamente inestable que se ha descubierto que desempeña un papel central en algunas formas de cáncer, como el cáncer de hígado y de mama y el neuroblastoma. .

Estos conocimientos no solo prepararon a los investigadores para estudios más avanzados sobre la fosfohistidina y su papel potencial en el cáncer, sino que también les permitirán manipular la forma y la composición atómica de los sitios de unión de los anticuerpos para diseñar anticuerpos cada vez más eficientes en el futuro. . El estudio fue publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias de febrero 5.

“Estamos entusiasmados de que estas nuevas estructuras de anticuerpos revelen principios novedosos de unión a antígenos. Ahora podemos rediseñar estos anticuerpos y diseñar sus propiedades para hacerlos más eficientes”, dice Tony Hunter, Renato Dulbecco Presidente y profesor de la Sociedad Estadounidense del Cáncer en Salk y autor principal del artículo. "Este trabajo también puede proporcionar a otros científicos anticuerpos de fosfohistidina que se adapten mejor a sus propósitos de investigación".

Los aminoácidos se unen en secuencias precisas para formar proteínas, y varios de ellos pueden sufrir transformaciones químicas que pueden cambiar la actividad de la proteína para bien o para mal. Una de esas transformaciones es un proceso llamado fosforilación, cuando se agrega un compuesto llamado fosfato a un aminoácido, cambiando su forma y carga. Anteriormente, Hunter demostró que la fosforilación en el aminoácido tirosina puede impulsar la progresión del cáncer, un descubrimiento que condujo a numerosos medicamentos contra el cáncer. Más recientemente, Hunter dirigió su atención a la fosforilación del aminoácido histidina (que crea fosfohistidina), sospechando que el proceso también podría desempeñar un papel en la enfermedad humana.

Hunter desarrolló un conjunto de anticuerpos capaces de unirse a la fosfohistidina en proteínas y utilizó análogos de fosfohistidina estabilizados químicamente para desarrollar una serie de anticuerpos monoclonales que pudieran reconocer estas formas. El siguiente paso fue comprender exactamente cómo los anticuerpos pueden unirse a la fosfohistidina. Esto llevó a Hunter a colaborar con Ian Wilson, profesor de biología estructural de Hansen en el Instituto de Investigación Scripps y un experto de renombre mundial en el uso de cristalografía de proteínas para definir estructuras de anticuerpos, para estudiar las estructuras de los anticuerpos de fosfohistidina.

“Mi colega Tony y yo hemos estado colaborando en este proyecto durante los últimos siete años”, dice Wilson. "Hemos obtenido nuevos conocimientos sobre cómo pueden evolucionar los anticuerpos para reconocer los fosfatos vinculados a las proteínas, lo cual es muy satisfactorio".

Para descubrir cómo se reconoce la fosfohistidina, necesitaban obtener imágenes de sus anticuerpos en el acto de unirse a la fosfohistidina, y así formaron cristales entre cada anticuerpo unido a un péptido de fosfohistidina.

"Para comprender las interacciones moleculares entre los anticuerpos y la fosfohistidina, necesitábamos observarlas en gran detalle", dice el primer autor Rajasree Kalagiri, investigador postdoctoral de Salk y experto en cristalografía de rayos X. “Una vez que obtuvimos los anticuerpos para formar cristales, bombardeamos esos cristales con rayos X para obtener un patrón de difracción. Luego aplicamos métodos que transforman el patrón de difracción en un mapa tridimensional de densidad de electrones, que luego se utilizó para discernir la estructura atómica de los anticuerpos”.

Los dos tipos de estructuras cristalinas de anticuerpos resueltos por el equipo revelaron exactamente cómo se organizan los diferentes aminoácidos alrededor de la fosfohistidina para unirla con fuerza. Sus cinco estructuras duplican con creces el número de estructuras de anticuerpos fosfoespecíficos informados anteriormente y brindan información sobre cómo los anticuerpos reconocen tanto el fosfato como la histidina unida. También revelan a nivel estructural cómo los dos tipos de anticuerpos reconocen diferentes formas de fosfohistidina, y esto permitirá a los científicos diseñar anticuerpos mejorados en el futuro.

Otros autores del estudio fueron Jill Meisenhelder y Stephen R. Fuhs de Salk; Robyn Stanfield del Instituto de Investigación Scripps; y James J. La Clair de la Universidad de California en San Diego.

Este trabajo fue financiado por el Instituto Nacional del Cáncer de los Institutos Nacionales de Salud; el Fondo Benéfico Leona M. y Harry B. Helmsley; y el Instituto Skaggs de Biología Química en el Instituto de Investigación Scripps.

DOI: X