Une nouvelle méthode pour étudier les moteurs moléculaires du cancer

Une compréhension plus claire des marqueurs et des moteurs de la prolifération des cellules cancéreuses a émergé de la recherche identifiant de nouvelles opportunités pour surmonter l’affinité avec des enzymes complexes, appelées kinases. Les travaux ouvrent la voie à de nouvelles approches pour étudier les moteurs moléculaires de maladies telles que le cancer.

La recherche – « Activité CDK6 dans un motif de réseau de kinases convergentes récurrentes », par Christina Janjemi, Rahkesh Sabapathi et Harald Janovjak – est publiée dans Journal de la Fédération des sociétés américaines de biologie expérimentale (Revue FASEB).

Les kinases sont une famille spécifique de protéines qui ajoutent des phosphates à d’autres molécules – un processus appelé phosphorylation, qui peut altérer la fonction de leurs substrats (protéines cibles). Chez l’homme, plus de 500 kinases phosphorylent environ 15 % de toutes les protéines. Cependant, plusieurs kinases peuvent phosphoryler le même substrat, et cela peut se produire sur les mêmes sites ou sur des sites différents. Ceci est connu sous le nom d’affinité et peut souvent rendre difficile l’étude d’une kinase ou d’un substrat particulier, car l’activité de plusieurs kinases peut entraver l’analyse.

Il est important de comprendre le réseau complexe de kinases, car la dérégulation de ces protéines peut entraîner des maladies, telles que la survie et la prolifération des cellules cancéreuses ou la résistance aux thérapies.

Alors que la plupart des recherches sur les kinases ont tendance à se concentrer sur la caractérisation des réseaux de phosphorylation entre les kinases et leurs substrats, les chercheurs du laboratoire de Janovjak à la Flinders University School of Medicine and Public Health ont adopté une approche différente en analysant l’étendue de l’affinité commune entre toutes les kinases humaines et en utilisant ces aperçus pour les disséquer expérimentalement.

Un tel exemple est les kinases dépendantes de la cycline étroitement apparentées 4 et 6 (CDK4/6).

« De nombreuses kinases, en particulier les protéines du cycle cellulaire telles que CDK4/6, sont des moteurs de la prolifération des cellules cancéreuses et de la résistance aux médicaments. Notre objectif était de trouver de nouvelles façons de les étudier plus efficacement, ainsi que d’analyser et de disséquer la convergence entre toutes les kinases humaines. « , déclare Christina Gangemi, chercheuse associée au Flinders Institute for Health and Medical Research.

Les chercheurs ont d’abord utilisé des méthodes informatiques pour identifier et cartographier les relations convergentes entre le substrat et les kinases (cKSR). Les résultats ont révélé que les cKSR sont courants et comprennent plus de 80 % de toutes les kinases humaines et plus de 24 % de tous les substrats. L’affinité diffuse également lorsque plus d’une kinase phosphoryle le même site sur un substrat (cKSR spécifiques au site).

La recherche a également identifié des voies de signalisation où se produisent des boucles de phosphorylation réciproque, lorsque cette kinase peut être phosphorylée par un substrat de kinase. Fait intéressant, environ la moitié de ces interactions n’ont pas été décrites auparavant.

L’analyse de la co-expression a révélé que les cKSR sont souvent exprimés dans le même type de cellule. Par exemple, les kinases conjuguées sérine/thréonine sont exprimées dans plus de 70 % des lignées cellulaires humaines analysées dans l’étude.

Les chercheurs ont pris ces nouvelles connaissances pour disséquer la paire de kinases conjuguées prototypes, CDK4/6, qui est étroitement liée aux membres de la famille qui phosphorylent la protéine du rétinoblastome (RB) et partagent des sites de phosphorylation qui se chevauchent.

Dans la plupart des contextes, la présence de CDK4 ou CDK6 est suffisante pour phosphoryler RB à des niveaux qui interdisent l’analyse d’autres activités kinases. De plus, il existe des inhibiteurs de CDK4/6, mais ils ne sont pas spécifiques de CDK6 ou de CDK4 seuls, ce qui les rend techniquement difficiles à étudier individuellement. Les chercheurs ont d’abord surexprimé CDK6 dans une lignée cellulaire de cancer du sein pour voir si son effet sur la phosphorylation de RB pouvait être détecté.

« Nous avons constaté que la simple surexpression de CDK6 dans ces cellules n’est pas suffisante pour détecter son activité, puisque RB est déjà fortement phosphorylé par CDK4, nous avons donc dû adopter une approche alternative », explique Mme Gangemi.

L’ajout d’un inhibiteur de CDK4/6 qui s’est avéré auparavant entraîner une résistance médiée par l’inhibiteur de CDK6 dans les cellules cancéreuses du sein a été utilisé. La surexpression de CDK6 avec un traitement inhibiteur a conduit à la détection de la phosphorylation de RB dépendante de CDK6.

Le test peut être utilisé à diverses fins, telles que la compréhension de l’effet des modificateurs de protéines sur la fonction de CDK6, le test de versions modifiées de la kinase ou l’étude des effets de mutations pouvant être impliquées dans la conduite d’une maladie.

« Outre le développement d’un nouveau test pour étudier CDK6, notre analyse informatique a le potentiel de disséquer d’autres cKSR. Ce travail offre de nouvelles opportunités pour explorer expérimentalement l’affinité avec les kinases et peut nous pousser vers une compréhension plus approfondie des réseaux et des fonctions des kinases », déclare Gangemi.