4EGI-1

4EGI-1 es un compuesto químico experimental que ha demostrado detener el crecimiento de ciertos tipos de células cancerosas en pruebas de laboratorio ( in vitro ). ^{[ 1 ]}

Este compuesto actúa interfiriendo en el complejo proceso que las células utilizan para crear proteínas . Para que una célula produzca una proteína, primero debe "leer" las instrucciones genéticas de una molécula llamada ARNm . Este proceso, conocido como traducción , requiere de proteínas especiales llamadas factores de iniciación para comenzar. El 4EGI-1 bloquea la acción conjunta de dos de estos factores, lo que detiene la producción de muchas proteínas. Dado que las células cancerosas suelen crecer y dividirse muy rápidamente, dependen especialmente de altas tasas de producción de proteínas, lo que las hace vulnerables a este tipo de interrupción.

4EGI-1 imita la acción de una clase de moléculas reguladoras celulares que inhiben de forma natural la unión de dos factores de iniciación necesarios para la interacción del ARNm transcrito con las subunidades de los complejos ribosómicos . Estas moléculas reguladoras naturales, o proteínas de unión (BP), se unen al factor de iniciación eucariótico eIF4E , impidiendo su asociación con eIF4G, otro factor de iniciación. Estas dos proteínas, en condiciones no reguladas, forman un complejo, conocido como eIF4F, que se asocia con la caperuza 5' del ARNm y las subunidades ribosómicas. Las BP de eIF4E (4E-BP), como pequeños polipéptidos , constan de la misma secuencia de aminoácidos que la porción de eIF4G que interactúa con eIF4E. De este modo, 4EGI-1 impide la correcta asociación del ARNm, que transporta el mensaje codificado de los genes transcritos, con el ribosoma, el componente celular necesario para la traducción de esos genes en proteínas funcionales. Las 4E-BP que se producen de forma natural están reguladas por una proteína quinasa , mTOR, que mediante fosforilación desactiva la afinidad de unión de las 4E-BP por la proteína eIF4E. ^{[ 2 ]}

4EGI-1, al igual que los polipéptidos 4E-BP, desplaza a eIF4G al asociarse con un sitio de unión en eIF4E. La molécula sintética no solo impide la asociación entre los dos factores de iniciación, sino que, al unirse a una porción diferente de eIF4E a través del mismo motivo, se ha demostrado que aumenta la afinidad de unión de eIF4E por el 4E-BP1 endógeno (originado dentro de un organismo). ^{[ 2 ]}

El grupo de investigación de Harvard que lideró el estudio examinó 16.000 compuestos en busca de uno que desplazara un péptido marcado con fluoresceína derivado de la secuencia eIF4G, el cual se une a la forma eIF4E en el mismo sitio. Finalmente, dieron con 4EGI-1, que desplazó a eIF4G al unirse a un subconjunto más pequeño de su sitio de unión (en eIF4E). Esta nueva molécula tenía la ventaja adicional de potenciar la unión de 4E-BP1, lo cual resulta sorprendente dado que se cree que esta molécula también se une a eIF4E mediante el mismo motivo. Al parecer, al desplazar la secuencia eIF4G sin bloquear toda la interfaz de unión de eIF4E, 4EGI-1 logra liberar el sitio de unión del regulador endógeno.

Una salvedad respecto a la función de 4EGI-1 y, por lo tanto, de toda la clase de proteínas reguladoras 4E-BP, es que tanto las moléculas sintéticas como las que se producen de forma natural son eficaces para inhibir únicamente la traducción dependiente de la caperuza, no la traducción independiente del factor de iniciación.

Los ARN mensajeros (ARNm) se transcriben a partir del ADN y sirven como plantillas para la síntesis de proteínas mediante la traducción ribosomal. Los ARNm débiles contienen regiones no traducibles largas y altamente estructuradas en su extremo 5'. Esta extensa región dificulta que las enzimas determinen dónde debe comenzar la transcripción. Por consiguiente, se requieren proteínas de factor de iniciación para la traducción del mensaje a proteína. Estos ARNm débiles, o los que codifican proteínas implicadas en el desarrollo de células cancerosas, requieren traducción dependiente de la caperuza, lo que exige la participación celular de los factores de iniciación enzimáticos (eIF). Ejemplos de ARNm débiles incluyen aquellos que codifican proteínas relacionadas con la proliferación y proteínas antiapoptóticas. Los ARNm fuertes, en cambio, se traducen con mucha menos maquinaria celular, como los eIF, y generalmente codifican proteínas biológicamente necesarias, como las requeridas para los procesos metabólicos esenciales de la célula. De este modo, se pueden crear terapias, como el uso de 4EGI-1 contra las células cancerosas, de manera que sus dianas biológicas incluyan únicamente los factores de iniciación implicados en la producción de ARNm débiles.

La traducción dependiente de la caperuza implica una serie de pasos que unen las subunidades ribosómicas pequeña y grande en el codón de inicio del ARNm. El complejo del factor de iniciación eIF4F depende de la presencia de una caperuza 5' del ARNm aguas arriba del codón de inicio para iniciar la traducción. ^{[ 3 ]}

La traducción independiente de factores de iniciación no requiere la asociación de estos factores con la caperuza 5' del ARNm. Como alternativa, las unidades ribosómicas asociadas se desplazan al sitio de inicio mediante factores transactivadores del sitio de entrada ribosómica interna (ITAF). Se ha descubierto que varias proteínas celulares que responden a señales apoptóticas se traducen de esta manera.

Al intentar identificar moléculas biológicas que pudieran interrumpir la formación del complejo F, los investigadores desarrollaron un ensayo de unión por polarización de fluorescencia (FP) de alto rendimiento . En este ensayo, se sintetizó un pequeño péptido de secuencia conocida y se marcó con una molécula fluorescente. Este péptido rastreable, de secuencia KYTYDELFQLK, se une al sitio de unión de las 4E-BP endógenas en eIF4E. Posteriormente, se probaron 16 000 compuestos de composición química conocida en este ensayo. Los compuestos que desplazan el péptido marcado de eIF4E producirían una disminución en la polarización de fluorescencia. La secuencia de 4EGI-1 era tal que desplazaba el péptido marcado, demostrando así su afinidad por el sitio de unión del complejo en eIF4E. ^{[ 4 ]}

• Traducción del rotavirus
• NSP3 (rotavirus)