DPAGT1

La UDP-N-acetilglucosamina—dolicil-fosfato N-acetilglucosaminafosfotransferasa es una enzima que en humanos está codificada por el gen DPAGT1 . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Las mutaciones en DPAGT1 causan miastenia . ^{[ 7 ]}

La proteína codificada por este gen es una enzima que cataliza el primer paso de la vía de los oligosacáridos unidos al dolicol (véase también Vía genética ) para la biosíntesis de glicoproteínas . Esta enzima pertenece a la familia 4 de las glicosiltransferasas . Esta proteína es una proteína de membrana integral del retículo endoplasmático . El trastorno congénito de la glicosilación tipo Ij es causado por una mutación en el gen que codifica esta enzima. Se han identificado variantes de transcripción con empalme alternativo que codifican diferentes isoformas. ^{[ 6 ]}

La enzima DPAGT1 cataliza la transformación de dolicilfosfato N-acetilglucosamina a partir de uridina difosfato N-acetilglucosamina (UDP-GlcNAc) y dolicilfosfato , que es el primer paso en la biosíntesis de N-glicanos en células de mamíferos.

Uridina difosfato N-acetilglucosamina + dolicilfosfato ↔ dolicilfosfato N-acetilglucosamina + UMP

La N-acetilglucosamina dolicil-fosfato generada se modifica mediante glicosiltransferasas secuenciales, formando Glc 3 Man 9 GlcNAc 2 -PP-dolicil que se utiliza para la glicosilación del residuo de asparagina (Asn o N) de los polipéptidos.

A pesar del desafío de obtener la estructura de la proteína de membrana eucariota, se han reportado estructuras de cocristales de DPAGT1 con tunicamicina o UDP-GlcNAc en 2018. ^{[ 8 ] [ 9 ]} DPAGT1 consta de 10 segmentos transmembrana (TM1 a 10). Tres bucles en el lado del retículo endoplasmático (RE) y cinco bucles en el lado citoplasmático (Bucles AE) conectan los segmentos transmembrana, donde TM4, TM5, TM7, TM8, TM9, Bucle A, Bucle E forman el dominio de unión de UDP-GlcNAc. Se predice que el dolicilfosfato (Dol-P) se une al "túnel hidrofóbico" creado por TM4, TM5 y TM9 dentro de la bicapa lipídica. La porción de uridina de la tunicamicina ocupa los mismos sitios de unión de UDP-GlcNAc. La porción de cola lipídica de la tunicamicina ocupa el túnel hidrofóbico. Se observan cambios conformacionales significativos en el extremo C-terminal de TM-9, el bucle A y el bucle E en las estructuras unidas al ligando DPAGT1.

Los cambios y la diversificación del perfil de expresión de los glicanos de la superficie celular, basados ​​en la glicobiología subyacente , han recibido una atención significativa por parte de la comunidad científica. Los glicanos N-ligados y O-ligados son las formas más abundantes de glicosilación de proteínas y se encuentran en proteínas destinadas a la vía secretora. Estudios recientes sobre inmunoterapia contra el cáncer se basan en la inmunogenicidad de cadenas de O-glicanos truncadas (por ejemplo, Tn, sTn, T y sLea/x). A pesar de la prevalencia de cambios en los glicanos N-ligados durante el desarrollo de células tumorales, no se han desarrollado anticuerpos terapéuticos contra estos glicanos. Esto probablemente se deba a la falta de especificidad de los glicanos N-ligados entre células normales y malignas. Se ha observado una ramificación anormal de los glicanos N-ligados en ciertas células cancerosas. La glicosilación alterada de los glicanos unidos a N en los cánceres se asocia típicamente con la regulación positiva de la ß1,6-N-acetilglucosaminiltransferasa-3/5 (GnT3/5), lo que mejora la ramificación ß1,6.

Las tunicamicinas (por ejemplo, la tunicamicina V, el componente principal) se han utilizado durante mucho tiempo para estudiar las respuestas al estrés del retículo endoplasmático (RE) inducidas por la acumulación de proteínas mal plegadas en células cancerosas. Sin embargo, su aplicación en biología del cáncer se ha visto limitada debido a efectos fuera de objetivo, lo que restringe su uso principalmente a estudios in vitro y, en menor medida, a experimentos in vivo que implican la administración intratumoral. Más recientemente, el producto natural muraymicina A1 se identificó como un inhibidor de DPAGT1 más potente que la tunicamicina V, ^{[ 10 ]} originalmente caracterizada como un fuerte inhibidor de MraY con actividad antibacteriana contra especies de Staphylococcus, la muraymicina A1 aún no se ha evaluado para citotoxicidad o toxicidad sistémica en modelos de infección en ratones. Hallazgos recientes indican que la muraymicina A1 exhibe actividad antiproliferativa selectiva contra varios cánceres sólidos. ^{[ 11 ]} Esta toxicidad selectiva de la muraymicina A1, un nuevo inhibidor de DPAGT1, desafía la noción predominante de que la citotoxicidad de las tunicamicinas hacia las células de mamíferos surge principalmente de la inhibición de DPAGT1. En cambio, la muraymicina A1 parece inducir apoptosis en cánceres sólidos que dependen de la sobreexpresión de DPAGT1 para su crecimiento y progresión. ^{[ 12 ]}

La muraymicina A1 (MA1) es un potente inhibidor de DPAGT1 que muestra una actividad inhibitoria aproximadamente 8,5 veces mayor que la tunicamicina V (TM-V), manteniendo un perfil de selectividad sustancialmente mejorado. A diferencia de TM-V, MA1 suprime selectivamente la proliferación en tumores sólidos dependientes de DPAGT1, incluidos los cánceres de páncreas, estómago, próstata, mama, cuello uterino, ovario, melanoma y cabeza y cuello, con efectos mínimos en células cancerosas con baja expresión de DPAGT1 o células no transformadas. Estas observaciones respaldan firmemente el concepto de que la inhibición selectiva de DPAGT1 puede afectar preferentemente el crecimiento tumoral evitando la citotoxicidad generalizada comúnmente asociada con los productos naturales de la clase de la tunicamicina. En sistemas de cáncer de mama, incluidos modelos de cáncer de mama triple negativo (TNBC), MA1 demostró una potente actividad antiproliferativa dependiente del objetivo sin toxicidad detectable hacia células epiteliales no malignas, similares a fibroblastos, inmunes o derivadas de cardiomiocitos a concentraciones de hasta al menos 100 µM. A pesar de estas prometedoras propiedades biológicas, la complejidad estructural de MA1 presenta un obstáculo importante para la producción a gran escala y los estudios in vivo prolongados. Aunque la síntesis total permite la preparación de cantidades suficientes para investigaciones mecanísticas e in vitro, se requiere una simplificación significativa del andamiaje para facilitar el desarrollo práctico del fármaco. Los estudios de relación estructura-actividad (SAR) aclararon varios elementos estructurales importantes para la actividad contra DPAGT1. https://doi.org/10.5059/yukigoseikyokaishi.81.220 Se encontró que el grupo hidroxilo de la cadena ω desempeña solo un papel menor en la unión a la enzima, y ​​la sustitución del ácido carboxílico C7′ con una amida primaria preservó la actividad inhibitoria al tiempo que mejoró la accesibilidad sintética. Además, la eliminación de la funcionalidad guanidil-urea cíclica produjo un derivado MA1-NH₂-truncado que retuvo una actividad inhibitoria sustancial de DPAGT1, identificando un andamiaje simplificado adecuado para una mayor optimización en química medicinal. Basándose en estos hallazgos de SAR, la cadena lateral del éster de ω-guanidilhidroxileucina se reemplazó por un mimético lipídico soluble en agua y con conformación restringida que incorpora un motivo TMPA, dando como resultado el análogo APPB. Este rediseño produjo un inhibidor altamente soluble en agua con una potencia aproximadamente 7,2 veces mayor contra DPAGT1 en comparación con los análogos anteriores. APPB también mostró una estabilidad bioquímica y un comportamiento farmacocinético favorables, lo que respalda su avance a estudios de eficacia in vivo. ^{[ 13 ]}En consonancia con estas propiedades, APPB mostró una fuerte actividad antitumoral en varios modelos de ratón, incluyendo el xenoinjerto derivado de paciente HCI-012 HER2-positivo, los modelos ortotópicos y de xenoinjerto de cáncer de mama triple negativo MDA-MB-231 y el modelo de cáncer de páncreas KPC-1, tras la administración intraperitoneal a dosis de 5–10 mg/kg. Además de suprimir el crecimiento del tumor primario, APPB redujo significativamente la progresión metastásica en condiciones de dosificación terapéuticamente relevantes. Los análisis exhaustivos de los tumores obtenidos de los animales tratados, incluyendo el perfil de N-glicanos y la caracterización inmunohistoquímica, demostraron que los efectos antitumorales in vivo de APPB son consistentes con el mecanismo previamente establecido en células cultivadas. Estos hallazgos proporcionan la primera evidencia directa de que la inhibición farmacológica selectiva de DPAGT1 puede inducir la regresión tumoral y suprimir la progresión tumoral in vivo, evitando la grave toxicidad inespecífica típicamente asociada con los compuestos derivados de la tunicamicina. En consecuencia, APPB representa una estructura prometedora para el desarrollo continuo de terapias dirigidas a DPAGT1. Se espera que una mayor optimización de las propiedades farmacocinéticas y farmacodinámicas mediante un diseño racional de mimetismo lipídico mejore el potencial terapéutico. ^{[ 14 ]} Es importante destacar que un análisis reciente de microscopía crioelectrónica del complejo DPAGT1–APPB ha revelado interacciones moleculares detalladas dentro del sitio activo de la enzima, lo que permite el desarrollo guiado por la estructura de inhibidores de próxima generación y respalda el progreso futuro hacia la evaluación toxicológica y la traslación clínica. ^{[ 15 ]}

• Entrada de GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre la descripción general de los trastornos congénitos de la glicosilación.