La proteina CFTR è sottoposta a diverse modifiche chimiche reversibili la cui regolazione è stata spesso proposta come possibile intervento terapeutico per il ripristino funzionale delle forme mutate. Tuttavia non è ancora stato compreso quali tra queste modifiche siano effettivamente importanti per il recupero funzionale della CFTR mutata. Recentemente è stato dimostrato che il canale CFTR è sottoposto anche a metilazione, una modifica post traduzionale caratterizzata dall’aggiunta di gruppi metilici a specifici amminoacidi. La metilazione spesso è alternativa a un’altra modificazione chimica, chiamata ubiquitinazione, che prevede l’aggiunta di una ubiquitina, una sorta di “etichetta” che se agganciata alla proteina porta alla sua degradazione.
I ricercatori hanno focalizzato i loro studi sulla regolazione della metilazione e dell’ubiquitinazione e hanno ipotizzato che la regolazione della metilazione potesse essere terapeuticamente importante. In questo progetto il gruppo di ricerca ha dimostrato come bloccando l’azione di due specifiche demetilasi, enzimi responsabili della rimozione del gruppo metilico, si riesca ad aumentare il recupero funzionale di CFTR con mutazione F508del in presenza di correttori. I ricercatori hanno inoltre provato a bloccare direttamente l’ubiquitinazione attraverso l’inibizione dell’enzima UBA1, responsabile dell’aggancio dell’ubiquitina alle proteine.
Usando la molecola TAK-243, un nuovo inibitore dell’enzima UBA1, i ricercatori sono riusciti a bloccare l’ubiquitinazione e a impedire la degradazione della proteina CFTR con F508del sia in una linea cellulare epiteliale bronchiale (cellule CFBE) sia in cellule prelevate da paziente. Da esperimenti in vitro su cellule epiteliali bronchiali e nasali ottenute da persone con fibrosi cistica, i ricercatori hanno dimostrato che TAK-243 riesce a stabilizzare la CFTR mutata e la rende maggiormente disponibile all’azione del Kaftrio. È stato infine dimostrato che un approccio combinato di TAK-243 e Kaftrio porta a un miglioramento della funzionalità di CFTR mutata anche su cellule che esprimono altre rare mutazioni, quale N1303K per cui il Kaftrio non è ancora stato approvato.
CFTR is subjected to various reversible chemical modifications whose regulation has been proposed as a possible therapeutic intervention. However, it has not yet been identified which modifications are actually important for the functional recovery of the mutated CFTR. Recently, it has been shown that the CFTR channel is subjected to methylation, a chemical modification characterized by the addition of methyl groups to specific amino acids. Methylation is an alternative modification to the ubiquitination, that is the addition of the ubiquitin protein which represents a sort of “label” that if attached to the protein leads to its degradation.
The researchers focused their studies on the regulation of methylation and ubiquitination and hypothesized that the regulation of methylation could be therapeutically important. In this project, the research team demonstrated how it is possible to increase the functional recovery of CFTR with the F508del mutation in the presence of correctors by blocking the action of two specific demethylases. The researchers also tried to directly block ubiquitination by inhibiting the UBA1 enzyme, which is responsible for binding ubiquitin to proteins. Using the molecule TAK-243, a new inhibitor of the enzyme UBA1, the researchers were able to block ubiquitination and prevent the degradation of the CFTR F508del protein both in a brochial epithelial cell line (CFBE) and in patient cells. Furthermore, from in vitro studies on bronchial and nasal epithelial cells obtained from people with cystic fibrosis, the researchers showed that TAK-243 is able to stabilize CFTR and make it available for the action of Kaftrio. Finally, it has been shown that a combined approach of TAK-243 and Kaftrio leads to an improvement in the functionality of mutated CFTR also on cells expressing other rare mutations, such as N1303K for which Kaftrio has not yet been approved.
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