À l’aide de l’installation de microscopie cryo-électronique d’UT Southwestern, les chercheurs ont capturé des illustrations or photos d’une enzyme pour la lipidation Wnt, qui est essentielle au développement humain et au most cancers et cruciale pour l’activation de la signalisation Wnt. Les découvertes, rapportées dans Mother nature, mettent en lumière les mécanismes derrière cette activité et pourraient éventuellement conduire à de nouveaux médicaments pour traiter diverses tumeurs malignes.
« Nous sommes en mesure de pousser les limites de la recherche moreover loin dans le domaine clé des voies de signalisation liées au most cancers grâce à l’installation de pointe de microscopie cryoélectronique (cryo-EM) d’UT Southwestern », a déclaré Xiaochun Li, Ph.D.. professeur agrégé de génétique moléculaire et de biophysique, qui a co-dirigé l’étude avec Yang Liu, étudiant diplômé de quatrième année, et Xiaofeng Qi, Ph.D. chercheur postdoctoral. M. Liu et le Dr Qi travaillent tous deux au laboratoire Li. “Le mécanisme scientifique révélé pourrait accélérer le développement de nouveaux médicaments anticancéreux contre les tumeurs solides avancées.”
Les scientifiques savent depuis longtemps que les membres de la famille de protéines Wnt sont essentiels au développement embryonnaire, en déclenchant les voies de signalisation nécessaires à des fonctions telles que la formation de l’axe, la spécification du destin cellulaire, la prolifération et la migration cellulaires. Lorsque les protéines Wnt ont été découvertes pour la première fois au début des années 1980, elles ont été immédiatement associées au cancer la signalisation Wnt aberrante est connue pour contribuer au most cancers du pancréas, au mélanome, au cancer du sein triple négatif et à d’autres kinds de tumeurs malignes.
Pour remplir leurs fonctions de signalisation, a expliqué le Dr Li, les protéines Wnt doivent d’abord être activées par l’ajout d’une molécule lipidique, un travail effectué par une enzyme appelée porc-épic (PORCN). Comment cela se produit structurellement et le mécanisme par lequel les médicaments expérimentaux inhibent cette activité sont inconnus.
Pour enquêter, le Dr Li et ses collègues ont rassemblé des photos cryo-EM de quatre constructions : PORCN lié à une co-enzyme appelée palmitoléoyl-CoA, qui contribue à la molécule lipidique pour activer Wnt PORCN lié à LGK974, un médicament expérimental connu pour inhiber la signalisation Wnt PORCN lié à LGK974 et WNT3A, un membre de la famille Wnt et PORCN lié à une protéine WNT3A activée et modifiée par les lipides. Cryo-EM, une procedure reconnue par un prix Nobel 2017, gèle les protéines en position pour obtenir des images microscopiques à résolution atomique.
Ces photographs ont montré que WNT3A, PORCN et palmitoléoyl-CoA se réunissent dans une configuration de style sandwich, avec PORCN au milieu flanqué des deux autres précurseurs. Lorsque WNT3A et PORCN ont été incubés avec LGK974 au lieu de palmitoleoyl-CoA, le médicament expérimental a remplacé le palmitoleoyl-CoA, bloquant sa capacité à se lier et à contribuer à la molécule lipidique sans cette modification lipidique, a déclaré le Dr Li, WNT3A ne peut pas déclencher une cascade de signalisation.
De additionally, les pictures ont résolu un mystère vieux de plusieurs décennies sur la raison pour laquelle la chaîne lipidique qui modifie les protéines Wnt diffère structurellement de celle d’une protéine apparentée appelée Hedgehog, qui est également impliquée dans le développement humain et le cancer et activée par la modification des lipides. Alors que la chaîne lipidique de Hedgehog est constituée d’un acide gras saturé, ce qui la fait s’étendre en ligne droite, celle de PORCN est insaturée, ce qui la fait se plier en forme de C. Les chercheurs ont découvert que ce coude est nécessaire pour que la chaîne lipidique s’insère dans une cavité sur PORCN, une étape critique avant de la transférer sur Wnt.
Le Dr Li a noté que LGK974 est l’un des nombreux médicaments qui affectent la signalisation Wnt qui fait actuellement l’objet d’essais cliniques contre divers cancers. Connaître les structures atomiques du Wnt, du PORCN, du palmitoléoyl-CoA et de leurs complexes pourrait conduire à des médicaments mieux conçus pour bloquer ces interactions.
Le Dr Li est boursier Rita C. et William P. Clements, Jr. en recherche biomédicale.
Parmi les autres chercheurs qui ont contribué à cette étude figurent Linda Donnelly, Tao Very long, Abundant W. Zhou, Yingyuan Solar et Boyuan Wang de l’UTSW et Nadia Elghobashi-Meinhardt de l’Université approach de Berlin en Allemagne.
Ce travail a été soutenu par des subventions de la Damon Runyon Most cancers Basis (DRR-53S-19), des Countrywide Institutes of Health and fitness (P01 HL020948, P01 HL160487, R01 GM135343), de la Welch Basis (I-1957) et du Existence Sciences Investigation Fondation. Les données Cryo-EM ont été recueillies à l’UT Southwestern Professional medical Middle Cryo-EM Facility, financé en partie par un prix du Cancer Prevention and Investigate Institute of Texas (RP170644).