Evaluación de compuestos antitumorales dirigidos contra tubulina e implicación en los mecanismos estructurales de control del citoesqueleto

Resumen

Los microtúbulos (polímeros de heterodímeros de -tubulina) son uno de los principales componentes del citoesqueleto. Estos polímeros son esenciales para la división celular, así como para otras funciones cruciales de la célula. Para poder realizar dicha función, la tubulina mantiene un ciclo dinámico de polimerización/despolimerización controlado por la actividad GTPasa de la subunidad de -tubulina. Debido al papel de los microtúbulos en el crecimiento y vascularización de los tumores, constituyen una diana para la quimioterapia antitumoral, siendo los ligandos dirigidos frente a tubulina uno de los grupos de fármacos con mejores resultados frente a varios tipos de tumores. Además, debido a la gran cantidad de toxinas anti-tubulina generadas por animales y plantas como mecanismo de defensa, existen hasta seis sitios de unión en tubulina, así como una gran variedad de quimiotipos diferentes. Este trabajo está centrado en la caracterización de dos grupos de fármacos dirigidos contra dos de estos sitios de unión. En la primera parte de este estudio se describe el compuesto Li5, un ligando que se une al sitio de colchicina con la mayor afinidad descrita para este sitio de unión, y que posee un novedoso mecanismo de activación basado en su estado redox, además de una baja toxicidad in vivo. El compuesto fue descubierto como parte de un cribado frente a líneas de linfoma DLBCL. El mecanismo de acción del Li5 ha sido caracterizado a nivel estructural, bioquímico y celular. El compuesto se une a tubulina de forma dependiente de su estado redox, siendo la forma oxidada inactiva. En la forma reducida activa, el ligando puede adoptar dos conformaciones enantioméricas posibles, siendo solo una de ellas capaz de unirse a la diana. Los estudios estructurales han permitido probar que solo la forma enantiomérica S se une al sitio de colchicina. Estos resultados sugieren que el Li5 es un prometedor antimitótico debido a su alta afinidad en tubulina (ideal para generar fármacos conjugados con anticuerpos), su baja toxicidad en ratones y su habilidad para superar mecanismos de resistencia a fármacos por sobreexpresión de transportadores de membrana. La segunda parte de este trabajo se centra en el mecanismo estructural de activación de la tubulina por compuestos de unión covalente (los cuales son interesantes también para conjugarlos con anticuerpos). La estructura a alta resolución del complejo tubulina-ciclostreptina da información sobre los cambios estructurales implicados en la inducción de la estabilización generada por este ligando. El compuesto altera la estructura generando una transición del bucle T5, mimetizando el estado que posee cuando se encuentra GTP unido a la -tubulina, a pesar de tener GDP en el sitio de nucleótido, permitiendo así la activación de la tubulina debido a un efecto alostérico. Este mecanismo es diferente al descrito previamente en otros taxanos, los cuales promueven el ensamblaje al modular la estructuración del bucle M en un plegamiento helicoidal. Finalmente, este trabajo ahonda en el mecanismo de resistencia a fármacos frente a tubulina por sobreexpresión del isotipo III, indicando que este mecanismo se debe a un aumento de la capacidad dinámica de los microtúbulos, el cual contrarresta la estabilidad promovida por los ligandos covalentes del sitio de taxanos.