Recapitular la afinidad vinculante de Nrf2 para KEAP1 en un heptapéptido cíclico, guiado por RMN, cristalografía de...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología estructural
• Química medicinal

Sus antecedentes:

• Las interacciones proteína-proteína (IPP) son cruciales en los procesos celulares.
• La orientación de los IPP, como la proteína asociada a la ECH tipo Kelch-1 (KEAP1) y el factor nuclear (derivado de eritroides 2) tipo 2 (Nrf2), presenta un desafío terapéutico.
• Los péptidos macrocíclicos ofrecen una estrategia prometedora para modular los IBP.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un péptido macrocíclico de alta afinidad dirigido a la interacción KEAP1-Nrf2.
• Investigar el papel de la optimización conformacional en la mejora de la afinidad de unión de péptidos.
• Comprender la interacción entre la preorganización conformacional y la tensión en los sistemas ligando-receptor.

Principales métodos:

• Cristalografía de rayos X y espectroscopia de RMN para la determinación estructural.
• Modelado computacional y aprendizaje automático para analizar la cepa y la conformación del ligando.
• Síntesis de péptidos y mediciones de afinidad (K_D).

Principales resultados:

• Un péptido cíclico de 7-mer, c[(D) -β-homoAla-DPETGE, logró una afinidad de unión de 20 nM para KEAP1, una mejora significativa con respecto al péptido lineal (4,3 μM).
• Optimización de la conformación, incluida la sustitución de prolina y la alteración de la geometría de los residuos, mejora de la unión sin alterar los residuos que interactúan con KEAP1.
• El análisis de aprendizaje automático de las estructuras de rayos X identificó patrones de cepa correlacionados con la afinidad de unión, destacando la importancia de la preorganización conformacional y la reducción de la cepa en el motivo ETGE.

Conclusiones:

• El diseño de péptidos macrocíclicos a través de la optimización conformacional es una estrategia viable para lograr una orientación de IPP de alta afinidad.
• Comprender y minimizar la tensión del ligando, junto con la preorganización conformacional, son factores clave para optimizar la unión.
• Este enfoque proporciona información sobre la disección de los efectos conformacionales en otras interacciones ligando-receptor.