Al separar la estructura de una enzima vital para el comportamiento infeccioso de los parásitos que causan toxoplasmosis y malaria, los científicos del Instituto Whitehead han identificado un objetivo potencialmente 'drugable' que podría evitar que los parásitos entren y salgan de las células huésped.
Aunque la toxoplasmosis causa enfermedad solo en ciertos individuos, incluidos pacientes inmunocomprometidos, mujeres embarazadas y sus bebés, el T. gondii el parásito está estrechamente relacionado con Plasmodium, que causa la malaria. Investigación sobre T. gondii puede proporcionar información sobre el funcionamiento interno de Plasmodium.
Para obtener más información sobre las enzimas conocidas como quinasas, que regulan la actividad del parásito causante de toxoplasmosis Toxoplasma gondii , Whitehead Fellow Sebastian Lourido y su equipo alistaron a un asistente poco probable: la alpaca. A diferencia de los humanos, cuyos anticuerpos tienen una cadena pesada y una cadena ligera, las alpacas crean anticuerpos solo de cadena pesada, que pueden transformarse en fragmentos de anticuerpos aún más pequeños conocidoscomo nanocuerpos. Los nanocuerpos de alpaca tienen una forma única que les permite alcanzar los rincones y grietas de una proteína, inaccesibles para los anticuerpos convencionales.
Trabajando con científicos del laboratorio de Hidde Ploegh, miembro de Whitehead, el laboratorio de Thomas Schwartz en el MIT y DE Shaw Research, Lourido identificó un nanocuerpo contra el T. gondii enzima CDPK1 para "proteína quinasa dependiente de calcio 1" que se une al dominio regulador de la quinasa y reveló una característica previamente no apreciada de su activación. Las CDPK son esenciales para T. gondii y parásitos relacionados para invadir y salir de las células huésped, moverse y reproducirse. Según Lourido, esta es una de las primeras veces que los nanocuerpos se han utilizado para descifrar el funcionamiento interno de una enzima.
Convenientemente, el nanocuerpo, llamado 1B7, estabiliza CDPK1 en una conformación que permitió a los investigadores en el laboratorio de Schwartz resolver la estructura de la quinasa y describir la interacción del nanocuerpo con la molécula. Con la estructura en la mano, el laboratorio de Shaw creó a largo plazo molecular molecularsimulaciones dinámicas de la enzima, para modelar los eventos que conducen a la inactivación de la quinasa. Los detalles del trabajo del equipo se publican en línea esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS .
La homología estructural entre CDPK y las quinasas dependientes de calmodulina CaMK encontradas en humanos llevó a suposiciones anteriores de que ambos tipos de enzimas se activan de manera similar. Pero el trabajo del equipo muestra lo contrario. Un CaMK se activa cuando una cuña lo sostieneen un estado inactivo es eliminado. En contraste, Lourido compara la conformación activa de un CDPK con un brazo roto que debe ser entablillado en dos lugares para mantener su integridad. Cuando se quita la férula rígida, la quinasa pierde su capacidad estructural para funcionar.Al bloquear el dominio regulador de CDPK1, el nanocuerpo 1B7 inhibe la quinasa al evitar que la férula de la enzima se adhiera.
"Este trabajo revela algo interesante sobre esta clase de enzimas", dice Lourido. "Es la primera vez que se demuestra que una quinasa regulada por calcio se activa de esta manera. El principio que identificamos es realmente importante: hemosdescubrió una nueva vulnerabilidad dentro de una enzima que sabemos que es extremadamente importante para esta clase de parásitos, incluido Plasmodium, el parásito que causa la malaria, y que no está presente en los humanos "
Debido a que los humanos carecen de quinasas similares, los medicamentos que se dirigen a las CDPK no afectarían a las células huésped.
"La ubicación donde 1B7 se une a CDPK1 es un nuevo objetivo farmacológico que la gente no había considerado antes", dice Jessica Ingram, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Ploegh y uno de los autores principales del artículo de PNAS. "Nos gustaríahacemos algunos análisis de drogas en presencia del nanocuerpo para ver si podemos encontrar moléculas pequeñas que se unan de la misma manera. También podríamos mirar otros nanocuerpos contra otras quinasas para ver si esto es aplicable a otros parásitos y sistemas ".
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud NIH; GM103403, T32GM007287, 1DP5OD017892, el Departamento de Energía de los Estados Unidos contrato DE-AC02-06CH11357, la Fundación Nacional de Ciencias subvención 1122374 y el Servicio Alemán de Intercambio Académico DAADPROMOS.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Whitehead para la Investigación Biomédica . Original escrito por Nicole Giese Rura. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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