A High-Throughput Assay to Identify Specific Nascent Chain Inhibitors

Molte delle proteine che mantengono in funzione i nostri corpi sono come casseforti chiuse: non presentano maniglie o serrature evidenti sulla loro superficie su cui un farmaco possa agganciarsi. Per decenni, gli sviluppatori di farmaci hanno lottato per creare trattamenti in grado di bloccare queste proteine "non trattabili", poiché l'approccio standard si basa sulla ricerca di un punto specifico su una proteina finita e ripiegata per bloccarla. Tuttavia, le proteine non appaiono completamente formate; vengono costruite pezzo per pezzo all'interno delle fabbriche cellulari, distendendosi come una lunga corda prima di arricciarsi nella loro forma finale. Durante questo breve momento di costruzione, la proteina esiste in una forma diversa, una che potrebbe esporre un'apertura temporanea che scompare una volta che la proteina è terminata. Se gli scienziati potessero trovare un modo per catturare queste proteine mentre sono ancora in fase di costruzione, potrebbero essere in grado di fermarle prima che diventino una minaccia.

Un team di ricercatori ha ora creato un nuovo strumento progettato per dare la caccia esattamente a questo tipo di intervento. Hanno sviluppato un metodo per osservare le proteine che vengono create in una provetta, utilizzando un sistema che imita il macchinario del corpo umano per leggere le istruzioni genetiche e assemblare le proteine. In questa configurazione, i ricercatori possono vedere la proteina apparire in tempo reale osservandola brillare grazie a una luce fluorescente. L'obiettivo è trovare piccoli composti chimici che agiscano come un freno, bloccando la produzione di una specifica proteina solo mentre è ancora una catena nascente, ovvero una corda in crescita, senza interferire con la produzione di altre proteine. Per garantire che lo strumento sia preciso, gli scienziati hanno inserito un secondo controllo per confrontare i risultati, assicurandosi che qualsiasi composto trovato stia effettivamente prendendo di mira la specifica proteina di interesse e non stia semplicemente bloccando l'intera fabbrica.

I ricercatori hanno perfezionato questo sistema per renderlo incredibilmente sensibile ed economico, costando solo circa un centesimo per test, il che rende possibile lo screening di migliaia di sostanze chimiche contemporaneamente. Hanno testato il metodo per la prima volta utilizzando un noto composto chiamato PF846 su una proteina chiamata PCSK9 per dimostrare che il sistema funzionava. Successivamente, hanno messo alla prova il metodo con una vasta collezione di 1.760 diversi composti, con l'obiettivo di trovare inibitori per due bersagli specifici: una variante di una proteina legata al cancro nota come KRAS A146T, e una proteina chiamata ApoC3. I risultati hanno mostrato che il sistema era robusto e affidabile, capace di gestire ricerche su larga scala con alta coerenza.

Quando la campagna di screening si è conclusa, i ricercatori hanno scoperto che sedici dei composti avevano interrotto con successo la produzione di proteine, ma lo hanno fatto bloccando l'intero processo di traduzione, il che significa che agivano come inibitori generali piuttosto che come strumenti precisi. Fondamentalmente, nessuno dei composti soddisfaceva i rigorosi criteri per bloccare selettivamente solo le specifiche proteine che il team stava prendendo di mira. Sebbene lo studio non abbia prodotto i specifici inibitori della "catena nascente" che i ricercatori speravano di trovare, ha dimostrato con successo che la piattaforma stessa è pronta per ricerche molto più ampie ed estese. Il lavoro stabilisce una base solida e funzionante che consente agli scienziati di continuare a cercare quei composti elusivi che possono catturare le proteine nel momento stesso in cui vengono costruite.