Un nouveau test pour montrer les propriétés des enzymes biologiquement importantes pourrait aider à rationaliser le développement de nouveaux traitements.

"Scintillement, scintillement, petite kinase. Comme je me demande quelle forme tu es…"

Cela peut ne pas faire la meilleure comptine, mais une approche qui voit les protéines « scintiller » comme des étoiles dans le ciel nocturne fournit de nouvelles informations sur une classe importante d'enzymes impliquées dans la maladie.

En marquant les enzymes avec des colorants fluorescents, les chercheurs de l'Impériale ont pu révéler de nouvelles caractéristiques, qui, selon eux, pourraient aider à développer de meilleurs médicaments pour les infections parasitaires, maladies inflammatoires et cancers.

Les enzymes, appelées protéines kinases, aident à réguler les cellules et à coordonner leurs réponses à ce qui se passe autour d'elles dans le corps. Ils sont extrêmement importants dans la signalisation cellulaire et dans le déclenchement de l'alarme lorsque l'ADN de la cellule est endommagé, lancer la réponse.

Cependant, lorsque les enzymes se dérèglent, elles peuvent causer toute une série de problèmes en aval - tels qu'une croissance incontrôlée, conduisant à des tumeurs - ce qui en a fait une cible attrayante pour les fabricants de médicaments développant de nouveaux traitements contre le cancer.

Des recherches antérieures sur leur structure ont révélé que les enzymes ont des formes « actives » et « inactives », selon la forme et la position d'une « boucle d'activation ». Au delà de ça, cependant, il n'était pas possible de mesurer comment les enzymes passaient d'un état à l'autre, ou s'ils avaient besoin d'une molécule à convertir, et il pourrait être difficile de stabiliser leur état.

Maintenant, un groupe dirigé par le Dr Charlotte Dodson, chercheur à l'Institut national du cœur et des poumons de l'Impériale, a trouvé un moyen de montrer la proportion de formes actives et inactives et comment l'enzyme change en réponse aux molécules et aux inhibiteurs.

« Nous savons depuis environ 15 ans grâce aux structures cristallines que ces enzymes se répartissent généralement en deux classes structurellement, " a expliqué le Dr Dodson. " Sous la forme active, l'enzyme est "prête à fonctionner" et à remplir sa fonction biologique, mais sous sa forme inactive, il est incapable de faire son travail."

Changement d'état

En collaboration avec l'Institut de recherche sur le cancer, Le laboratoire du Dr Dodson a pu marquer des marqueurs fluorescents dans deux régions différentes de l'enzyme.

Lorsque les enzymes étaient à l'état actif, les molécules de colorant étaient éloignées les unes des autres et fluorescentes, apparaissant comme des points lumineux sous le microscope. Lorsque les enzymes sont passées à l'état inactif, les deux régions marquées avec le colorant sont entrées en contact étroit, tremper le colorant et faire scintiller la fluorescence.

Selon qu'ils ajoutent des molécules favorisant les états actifs ou inactifs, l'équipe a découvert qu'ils pouvaient modifier la proportion d'états dans un échantillon, et ils ont pu le mesurer comme un changement de fluorescence.

"En mesurant la fluorescence, nous pouvons dire sous quelle forme se trouvent les kinases, " a déclaré le Dr Dodson. " Lorsque nous faisons cela en continu au fil du temps et que nous examinons des molécules individuelles au microscope, on dirait un ciel nocturne avec plein de petits points scintillants.

« Parce que nous pouvons mesurer la fluorescence de molécules individuelles, nous savons qu'ils changent de solution, et c'est quelque chose que personne n'a été capable de faire avant."

Selon les chercheurs, en pratique, l'approche pourrait être utilisée pour aider à affiner les médicaments qui ciblent les enzymes en montrant comment ils affectent le mélange d'états actifs et inactifs.

Par exemple, si un inhibiteur pousse un échantillon de kinases à 70 pour cent d'inactif à 30 pour cent d'actif, les fabricants de médicaments pourraient peaufiner la molécule et mesurer l'impact sur une population de kinases. Si après avoir modifié le médicament, le mélange devient inactif à 90 %, cela montrerait que l'inhibiteur a un effet plus important qu'auparavant.

Le cancer est actuellement la principale cible des inhibiteurs de kinases, avec un marché estimé à 30 milliards de dollars (USD) ou plus, mais les chercheurs explorent le rôle des kinases dans d'autres domaines, y compris les maladies du cœur et des poumons.

Le Dr Dodson a ajouté :« Nous avons développé le test et effectué une preuve de principe dans une kinase particulière pour montrer que cela fonctionne et pour explorer ce qui se passe. La prochaine étape consiste à prendre les choses en main et à l'appliquer à d'autres kinases d'intérêt. .

"Je pense qu'à mesure que de plus en plus de gens réalisent que ces enzymes sont importantes dans d'autres maladies, les connaissances acquises en oncologie peuvent être transférées à de nouveaux domaines thérapeutiques."

Elle a ajouté :« Plus nous pourrons fournir d'informations au stade de la conception du développement du médicament, le meilleur. En utilisant cette approche, nous pourrions permettre aux fabricants de médicaments de concevoir de nouveaux traitements plus efficacement, ce qui pourrait vous faire gagner du temps et de l'argent. Cela pourrait conduire à de nouveaux inhibiteurs qui se rendraient plus rapidement à la clinique. »