Análise estrutural das proteínas quinases PRPF4 and DYRK1B pertencentes à família CMGC e identificação de pequenos compostos inibidores

Resumo

O genoma humano é composto por cerca de 520 quinases anotadas, responsáveis pela regulação de uma várias rotas bioquímicos. As proteínas quinase são transferases responsáveis por ligar o fosfato gama do trifosfato de adenosina (ATP) ao substrato, regulando sua atividade. As quinases formam um hub altamente dinâmico que regula os principais processos na sinalização, os quais respondem a vários estímulos externos. Muitas proteínas quinases estão associadas ao desenvolvimento e progressão de vários tipos de câncer. Eles são comumente um dos principais alvos da pesquisa para estudo e tratamento de células cancerosa. Nos últimos 20 anos, o FDA aprovou 48 inibidores de quinases, o que prova que as quinases são um importante alvo de muitas doenças.Embora as drogas projetadas para quinases correspondam a aproximadamente 6% de todo os compostos aprovados pela FDA, a maioria das pesquisas se concentra em 25% de todas as proteínas quinases, enquanto a maioria delas permanece pouco estudada. Além disso, muitos dos medicamentos aprovados são poliquimioterápicos, tais como sunitinib e cabozantinib, o que significa que a ação nos alvos distantes pode levar a toxicidades e eventos adversos.Entre as quinases do grupo CMGC, gostaríamos de destacar a importância da investigação de PRPF4B e DYRK1B, que têm atraído interesse devido ao seu envolvimento no controle do ponto de checagem do fuso mitótico e na distribuição de cromátides e na regulação negativa do crescimento celular, interrupção do ciclo celular de fase e promoção de resistência celular aos quimioterápicos, respectivamente. As quinases inexploradas da família de DYRK e PRPF4 demonstraram participar da regulação de eventos importantes durante o ciclo celular. O DYRK1B tem recebido bastante importância devido ao seu papel na síndrome metabólica relacionada ao acúmulo de ácidos graxos abdominais e, mais recentemente, o DYRK1B demonstrou participar da regulação do crescimento celular, tendo como alvo o CCND1, uma proteína necessária para a transição do ciclo G1 / S. Com respeito a PRPF4, ela participa da regulação do pré-mRNA splicing e fuso checkpoint. A busca de inibidores para estas quinases pouco estudadas certamente trará um grande progresso no entendimento de como as células controlam a entrada na fase S e como elas se tornam mais suscetíveis/resistentes aos compostos quimioterápicos.Na tentativa de identificar pequenas moléculas capazes de inibir as quinases citadas, propomos o projeto atual para abordar algumas questões desconhecidas sobre PRPF4 e DYRK1B, como quais são os resíduos mais importantes para se obter uma inibição mais eficiente e quais são os efeitos da inibição em células cancerosa. Num esforço para acelerar a descoberta do inibidor da quinase, o Structural Genomics Consortium (SGC), junto com grupos de química medicinal e empresas farmacêuticas, são um exemplo de sucesso na elaboração de sondas químicas para algumas das quinases negligenciadas, como GAK, LIMK e AAK1. Nosso trabalho será baseado na identificação do inibidor de PRPF4 e DYRK1B em colaboração com a empresa farmacêutica Aché, que forneceu uma série de inibidores baseados em um arcabouço de benzotiofeno, previamente demonstrado capaz de inibir o PRPF4. A nova série de compostos será testada quanto à sua capacidade de inibir preferencialmente o PRPF4, usando a abordagem de bioquímica e biologia estrutural, em vez do DYRK1B, já que nossos resultados anteriores identificaram o DYRK1B como off-target.Estas questões abordadas neste serão investigadas usando ferramentas de biologia molecular e biologia estrutural. A identificação de pequenas moléculas para PRPF4 e DYRK1B será investigada por construções de clonagem projetadas para aumentar nossa taxa de sucesso em cristalizá-la e analisá-las usando ensaios de quinase. Esperamos que este projeto também apóie a identificação de pontos de partida para gerar inibidores específicos para cada uma dessas quinases como parte de um projeto colaborativo com o Ache