Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Riverside heeft een natuurlijk voorkomend fluorescerend eiwit uit koralen omgezet in een biosensor die kan worden gebruikt om het cellulaire thioredoxine (Trx) -systeem te controleren, wat een veelbelovend doelwit is voor kankertherapie.

hun papier, getiteld "Monitoring van thioredoxine redox met een genetisch gecodeerde rode fluorescerende biosensor, " is onlangs gepubliceerd in Natuur Chemische Biologie . Het onderzoeksteam omvat Huiwang Ai, een universitair hoofddocent bij de afdeling Chemie; Yichong-fan, een afgestudeerde student in het programma Milieutoxicologie en hoofdauteur van het artikel; Merna Makar, een niet-gegradueerde student; en Michael Wang, een middelbare scholier die onderzoekservaring opdoet bij UCR.

Het Ai-lab ontwikkelt nieuwe moleculaire beeldvormingstools om in cellen te kijken en hun communicatie- en signaleringsprocessen te begrijpen. Een van hun aandachtspunten is de spatio-temporele organisatie van redox-signalering en de verstoring ervan onder oxidatieve stress. Redox-processen zijn een belangrijk regulerend onderdeel van cellulaire signalering bij mensen. Reactieve zuurstofsoorten (ROS), dit zijn oxidatieve chemicaliën die door cellen worden gegenereerd als reactie op verschillende signalen, een dubbele pathofysiologische rol spelen:aan de ene kant het bemiddelen van fysiologische signaaltransductieroutes, terwijl ze aan de andere kant oxidatieve stress veroorzaken wanneer hun niveaus hoog zijn. Ernstige oxidatieve stress kan leiden tot celbeschadiging en dood en een verscheidenheid aan ziekten.

Thioredoxine (Trx) familie-eiwitten spelen een cruciale rol bij de regulatie van cellulaire redoxprocessen. klinisch, het is aangetoond dat de Trx-spiegels verhoogd zijn in het plasma van patiënten met solide kanker en leukemie, en neemt af wanneer de tumor operatief wordt verwijderd. Het Trx-systeem is dus een gevalideerd doelwit voor kankergeneesmiddelen en geneesmiddelen die het Trx-systeem remmen, zijn nu in klinische ontwikkeling met vroege veelbelovende resultaten. In aanvulling, het Trx-systeem is voorgesteld als een medicijndoelwit voor bepaalde bacteriële en parasitaire infecties.

De technische moeilijkheid bij het direct bewaken van de redox-status van Trx in levende cellen heeft onderzoek naar de rollen van het Trx-redoxsysteem en de interactie tussen Trx en andere celsignaleringscomponenten enorm belemmerd. Nutsvoorzieningen, het Ai-lab heeft deze leemte aangepakt door de eerste genetisch gecodeerde fluorescerende biosensor te creëren die de redox-status van Trx in levende zoogdierkankercellen direct kan controleren. Door eiwittechniek en fluorescentiebeeldvormingstechnieken te combineren, de sensor die ze ontwikkelden, genaamd TrxRFP1, heeft met succes de gecompartimenteerde redox-dynamiek van Trx gevolgd, veroorzaakt door verschillende kankergeneesmiddelen in verschillende soorten kankercellen.

Deze nieuwe sensor ontsluit nieuwe mogelijkheden voor het begrijpen van de biologie van cellulaire Trx, en bovendien, voor high-throughput screening van nieuwe moleculaire modulatoren van het Trx-systeem. Yichong-fan, een afgestudeerde student in Ai's lab, werkt momenteel aan een snelle en kwantitatieve screening van samengestelde bibliotheken met TrxRFP1 als indicator. De screening kan leiden tot de identificatie van potentiële remmers van het Trx-systeem, die therapeutische toepassingen kunnen hebben.