As células dos seres humanos e de animais vertebrados e invertebrados têm uma via de sinalização, chamada de WNT dependente da proteína beta-catenina, que é fundamental para o desenvolvimento de embriões e para a proliferação celular e estruturação de tecidos. A desregulação da WNT pode causar má-formação de embriões e o desenvolvimento de uma série de doenças, como câncer de mama e de colo de útero.
Um grupo de pesquisadores do Centro de Química Medicinal (CQMED), dirigido pelo professor Paulo Arruda, da Unicamp, descobriu uma forma de regular essa via, informa matéria publicada pela Pesquisa Fapesp. Criado com apoio da FAPESP por meio do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE), o CQMED é uma unidade da Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii) especializada na área de biofármacos e fármacos. A unidade é formada por pesquisadores do Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética e do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em parceria com o Structural Genomics Consortium (SGC). O CQMED também tem apoio da FAPESP, do CNPq e da Capes por meio do programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia.
Os resultados do estudo, originado de uma parceria dos laboratórios do SGC localizados na Unicamp, nas universidades da Carolina do Norte em Chapel Hill, nos Estados Unidos, de Oxford, na Inglaterra, e de Frankfurt, na Alemanha, com outras instituições de pesquisa nos Estados Unidos, Reino Unido e Japão, foram publicados na revista Cell Reports.
“Por meio de um composto sintetizado quimicamente que desenvolvemos nos últimos anos conseguimos avançar na compreensão e regular a via de sinalização WNT dependente da proteína beta-catenina”, disse Roberta Regina Ruela de Souza, pós-doutoranda no SGC-Unicamp com Bolsa da FAPESP e uma das primeiras autoras do estudo, à Agência FAPESP.
O composto químico usado para estudar o funcionamento da via de sinalização WNT foi um inibidor seletivo da proteína quinase 1 associada à AP2 (AAK1), desenvolvido por pesquisadores do SGC-Unicamp.
Estudos recentes indicavam que AAK1 está envolvida na endocitose e que esse processo – pelo qual as células captam para dentro delas diversos tipos de partículas do meio extracelular, como micronutrientes e até alguns tipos de vírus e bactérias – teria um papel regulatório na via de sinalização WNT. A inibição da AAK1 diminuiria a frequência da endocitose, apontavam esses estudos.
A fim de comprovar essas hipóteses e verificar qual o papel específico desempenhado pela AAK1 na sinalização WNT, os pesquisadores utilizaram o inibidor dela como uma sonda química – uma pequena molécula capaz de se ligar seletivamente e inibir a função de uma proteína relacionada a doenças em um modelo biológico.
Os resultados das análises dos experimentos mostraram que a AAK1 inibe a sinalização WNT dependente de beta-catenina em células derivadas de diversos tipos de tecidos ao promover a endocitose da proteína 6 relacionada ao receptor de lipoproteína de baixa densidade (LRP6).
Para ativar uma cascata de sinais, a proteína WNT inicialmente se liga ao LRP6. Ao ser ativado pela WNT, o LRP6 desencadeia uma série de sinalizações internas na célula de modo a fazer com que possa realizar os processos relacionados ao desenvolvimento, crescimento e proliferação celular. Ao mesmo tempo, a WNT ativa a AAK1 de modo a desligá-la e impedir que se prolifere indefinidamente e cause problemas na via de sinalização, que podem dar origem ao câncer e a uma série de outras doenças.
Para desligar a WNT, a AAK1 ativa a endocitose do LRP6, de modo a reduzir a presença dela na membrana plasmática da célula e fazer com que não fique mais disponível para se ligar à WNT, constataram os pesquisadores. “Dessa forma, a AAK1 consegue desligar a via e interromper toda a cascata de sinalização”, explicou Souza.
Os pesquisadores também constataram que o silenciamento genético ou a inibição farmacológica da AAK1 por meio do inibidor que desenvolveram, inversamente, ativa a sinalização da WNT ao estabilizar os níveis da proteína beta-catenina nas células.
“Essas descobertas abrem a possibilidade de regular a atividade dessa via de sinalização. O composto químico inibidor da AAK1 pode tornar a via mais ativa, por exemplo, ao permitir que o LRP6 permaneça na membrana plasmática da célula”, disse a pesquisadora.
Precursor de fármaco
As descobertas feitas durante o estudo também confirmaram que a molécula inibidora da AAK1 que desenvolveram atende ao critério de uma sonda química e que pode ser um precursor de um fármaco que interfira em processos que dependam da endocitose, como a entrada de determinados vírus na célula hospedeira, por exemplo.
Por meio de uma colaboração com outros grupos, os pesquisadores podem estudar a aplicação do inibidor para impedir a infeção por arbovírus – vírus transmitidos por mosquitos, como o da dengue, da febre amarela e da zika.
“Sabemos que esses vírus podem infectar células por meio da via da endocitose. Ao inibir essa via por meio da sonda química que desenvolvemos seria possível bloquear a entrada desses vírus nas células”, disse Souza.
Seguindo a premissa do SGC de operar em um sistema de “ciência aberta”, o inibidor da AAK1 será colocado em domínio público, para que qualquer pesquisador ligado a uma universidade, instituição de pesquisa ou indústria farmacêutica possa fazer estudos que resultem eventualmente no desenvolvimento de fármacos a partir da molécula.
“O SGC atua no início da cadeia de descoberta de fármacos. Produzimos sondas químicas para proteínas humanas que podem ser usadas como moléculas iniciais para o desenvolvimento de fármacos pelas indústrias farmacêuticas”, disse Souza.
Além dela, outros sete pesquisadores autores do artigo são vinculados ao CQMED e ao SGC-Unicamp.
O artigo WNT activates the AAK1 kinase to promote clathrin-mediated endocytosis of LRP6 and establish a negative feedback loop(DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.023, de Megan J. Agajanian, Matthew P. Walker, Alison D. Axtman, Roberta R. Ruela-de-Sousa, D. Stephen Serafin, Alex D. Rabinowitz, David M. Graham, Meagan B. Ryan, Tigist Tamir, Yuko Nakamichi, Melissa V. Gammons, James M. Bennett, Rafael M. Couñago, David H. Drewry, Jonathan M. Elkins, Carina Gileadi, Opher Gileadi, Paulo H. Godoi e Michael B. Major, pode ser lido na revista Cell Reports em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124718319533?via%3Dihub.
Matéria publicada na Agência Fapesp
