Mecanismo basado en el rediseño de GAP para activar Ras oncogénico

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Química computacional

Sus antecedentes:

• Las Ras GTPasas son reguladores críticos de las vías de señalización celular.
• Las mutaciones en los genes Ras, particularmente en Gly12, Gly13 y Gln61, son frecuentes en los cánceres y conducen a una actividad deteriorada de la GTPasa.
• La comprensión del mecanismo de hidrólisis de GTP es esencial para el desarrollo de terapias dirigidas al cáncer.

Objetivo del estudio:

• Elucidar el mecanismo de hidrólisis de GTP catalizado por el complejo Ras.GAP.
• Validar el mecanismo propuesto utilizando mutantes Ras oncogénicos (G12D, G12C).
• Desarrollar una estrategia computacional para diseñar mutantes Ras-GAP que restauren la actividad catalítica de Ras oncogénico.

Principales métodos:

• Se emplearon cálculos y minimizaciones de energía libre de Mecánica Cuántica/Mecánica Molecular (QM/MM) para estudiar el mecanismo de reacción.
• Se realizó un cribado computacional de 190 mutantes Ras-GAP mediante el cálculo de las barreras de activación.
• Se desarrolló un modelo de aprendizaje automático para la detección ultrarrápida de mutaciones Ras-GAP simples y dobles.

Principales resultados:

• Se propuso un mecanismo de dos pasos para la hidrólisis de GTP por Ras.GAP, que involucra a Gln61 como una base Brønsted transitoria.
• El mecanismo predijo con precisión la pérdida de actividad catalítica en los mutantes Ras G12D y G12C.
• El cribado computacional identificó varias mutaciones Ras-GAP que se predijo que restaurarían la actividad catalítica a G12D Ras.

Conclusiones:

• El estudio proporciona un mecanismo validado para la hidrólisis de Ras GTP y un marco computacional para el diseño de catalizadores de proteínas.
• El protocolo de cribado desarrollado permite el diseño rápido y preciso de secuencias de proteínas con mayor actividad catalítica.
• La orientación de la actividad Ras-GAP ofrece una estrategia terapéutica potencial para contrarrestar la señalización aberrante impulsada por Ras en el cáncer.