Comprendere una molecola multifunzionale

La glutammato carbossipeptidasi II (GCPII) è un metalloenzima di zinco attaccato alla membrana cellulare che si estende nello spazio extracellulare. La sua attività catalitica produce il neurotrasmettitore eccitatore glutammato e i suoi inibitori hanno dimostrato di prevenire la neurotossicità nei modelli animali.

La GCPII è anche nota come antigene di membrana specifico della prostata o PSMA, viene espressa in grande quantità nella prostata e la sua espressione è sovraregolata di circa 10 volte nel cancro alla prostata, caratteristica che ne fa un obiettivo sia per l’imaging sia per la terapia. La GCPII è inoltre associata ad alcuni tipi di vascolatura dei tumori. Il suo ruolo normale in aree esterne al sistema nervoso, tuttavia, è poco noto ed è ulteriormente complicato dall’esistenza di molecole simili.

Gli scienziati hanno lanciato il progetto GCPII_SYSTEM (Design and development of novel reagents, tools, and techniques targeting human glutamate carboxypeptidases II and III), finanziato dall’UE, per chiarire il ruolo della GCPII e dei suoi omologhi e paraloghi negli stati normali e patologici.

L’ambito principale dello studio consiste nell’identificazione dei ligandi specifici della GCPII. Il team ha ottenuto 22 strutture a raggi X di complessi tra GCPII e inibitori di piccole molecole (cioè ligandi che ne inibiscono la funzione tramite legame). Il lavoro svolto e i risultati ottenuti sono stati presentati in cinque pubblicazioni su riviste con revisione paritetica. Le informazioni raccolte saranno utili per la progettazione di nuovi farmaci. Un’ampia campagna di screening in vitro su oltre 50 000 composti di librerie di piccole molecole organiche ha permesso di identificare ulteriori risultati interessanti, valutati mediante studi di relazione struttura-attività.

Un milione di composti della libreria zinco virtuale è stato esaminato e circa 100 di essi sono stati testati in vitro. I risultati migliori hanno mostrato un’efficace inibizione dell’attività della GCPII, confermando la capacità di questa metodologia di eseguire lo screening di numerose molecole potenziali e di identificare accuratamente anche una piccola percentuale di rilevanza.

In un altro lavoro, il team ha identificato una piccola proteina ingegnerizzata di legame del ligando con affinità molto alta per GCPII nella sua conformazione nativa, che potrebbe essere molto utile nell’imaging mirato del cancro alla prostata. Gli studi che sono attualmente in corso stanno valutando la GCPII e altre molecole simili in una varietà di sistemi animali per determinarne i ruoli al di fuori del sistema nervoso.

I risultati ottenuti dal progetto GCPII_SYSTEM hanno gettato nuova luce sul ruolo della GCPII e dei suoi analoghi. Le piccole e grandi molecole che legano gli enzimi lasciano intravedere potenzialità molto interessanti per la terapia e l’imaging oncologico mirato.