Identificação de um inédito cofator celular dos fatores de transcrição induzíveis por hipóxia (HIF) e estudos estruturais dos domínios catalíticos das isoformas 1 e 3 das prolil-hidroxilases (PHDs) humanas em complexo com inibidores

Resumo

Um dos objetivos fundamentais da pesquisa sobre câncer é o entendimento das mudanças moleculares que fazem com que células normais evoluam para tumores malignos. A adaptação das células cancerosas ao microambiente é o ponto central que leva ao fenótipo invasivo e metastático, e é garantida principalmente através do controle preciso da expressão gênica. A resposta às necessidades energéticas e biossintéticas e principalmente à disponibilidade de oxigênio intracelular, por exemplo, é em grande parte mediada pelo fator de transcrição induzido por hipóxia (HIF). HIF é um heterodímero composto pelas subunidades ± e ², que respondem a sequência consenso (5´-RCGTG-3´) e ativam a transcrição de mais de 100 genes envolvidos em diversos aspectos cruciais da biologia tumoral, incluindo angiogênese, metabolismo de glicose, diferenciação celular, apoptose e resistência a radio e quimioterapias. São conhecidas três isoformas da subunidade ± (1 a 3) e todas se heterodimerizam com a subunidade ². No geral, HIFs são constituídas de diferentes domínios funcionais, como de ligação ao DNA, de heterodimerização, transativação e degradação. Atualmente, pouco se sabe sobre os mecanismos estruturais e funcionais dos domínios da HIF-1. A estabilidade e a atividade transcricional de HIF são principalmente reguladas por modificações pós-traducionais (hidroxilações) catalizadas pelas enzimas prolil-hidroxilase (PHDs). PHDs são dioxigenases que usam 2-oxoglutarato como cofator e catalisam a hidroxilação dependente de Fe (II) e oxigênio de dois resíduos específicos de prolina. Sob condições de normóxia, hidroxilação de ODD (Pro-402 e Pro-564, em HIF-1) favorece a ligação do supressor de tumor VHL, levando HIF a poli-ubiquitinação e sinalizando para degradação proteossômica. Quatro isoformas das PHDs já foram descritas em humanos, sendo mostrada como tendo afinidades distintas ou atividade preferencial por cada uma das prolinas descritas acima, com distinção também entre as isormas 1 e 2 de HIF. PHD2 é a prolil-hidroxilase mais estudada até então, principalmente do ponto de vista estrutural, porém PHDs 1 e 3 possuem papeis tão quao importantes na regulação da estabilidade de HIF. Durante os passos iniciais do projeto de doutorado da candidata à bolsa, identificamos uma possível nova e completamente inesperada classe de cofatores intracelulares para HIF-3: ácidos graxos. Dado o ineditismo dessa observação, inúmeras perguntas estão em aberto, como por exemplo, quais são ácidos graxos ligantes de HIF-3 relevantes em humanos, como a ligação destes interfere na dimerização e ativação transicional (ou inativação de HIF) e quais são as condições fisiológicas relevantes para tal interação, definindo assim o primeiro objetivo dessa proposta de pesquisa. Como segundo objetivo, em colaboração direta com o laboratório do Prof. Christopher Schofield, da Universidade de Oxford, UK, determinar as estruturas cristalograficas de PHD1 e 3, na presença de peptídeos representativos das prolinas-alvo em HIF-1 e HIF-2, bem como inibidores já identificados, propiciando o entendimento da seletividade intrínseca das isoformas. (AU)