Bases estructurales de la activación suavizada en la señalización de erizos

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• Smoothened (SMO) es una proteína clave en la señalización de Hedgehog, crucial para el desarrollo embrionario y la progresión del cáncer.
• La activación de SMO se desencadena por la unión del colesterol a su dominio extracelular rico en cisteína (CRD).
• El mecanismo preciso que vincula la unión del colesterol con la activación de la SMO sigue sin estar claro.

Objetivo del estudio:

• Aclarar los mecanismos estructurales subyacentes a la activación de la SMO mediada por esteroles.
• Para definir cómo el colesterol que se une al CRD influye en la conformación del dominio transmembrana (TMD).
• Caracterizar la base estructural de la inhibición de la SMO por los antagonistas.

Principales métodos:

• Cristalografía de rayos X para determinar las estructuras del SMO activado por esteroles.
• Análisis estructural para comparar las conformaciones SMO activas e inactivas.
• Ensayos bioquímicos para investigar el papel del bloqueo del catión π y el túnel hidrofóbico.

Principales resultados:

• Las estructuras cristalinas revelan que la reorientación de CRD sobre la unión al esteroles activa alostericamente el TMD, imitando los receptores acoplados a la proteína G activos.
• Un bloqueo inhibidor único del catión π en SMO se interrumpe al activarse, y este bloqueo se altera en los mutantes oncogénicos.
• La activación de SMO crea un túnel hidrofóbico, lo que sugiere una ruta para la translocación del colesterol desde el folleto de la membrana interna hasta el CRD.
• Los antagonistas de SMO se unen principalmente a la TMD, bloqueando el túnel hidrofóbico; sin embargo, la ciclopamina también se une a la CRD, induciendo una conformación activa de la TMD.

Conclusiones:

• El estudio define los mecanismos estructurales de la activación de la SMO por el colesterol y la inhibición por los antagonistas.
• La reorientación del CRD y los cambios conformacionales posteriores del TMD son fundamentales para la activación del SMO.
• El túnel hidrofóbico identificado y el bloqueo del catión π proporcionan información sobre la regulación alosterica de SMO y la orientación del fármaco.