Modelamiento de la interacción entre una secuencia de ADN, como señuelo dirigido, con el blanco (HIF-1) mediante acoplamiento molecular

Abstract

Las células tumorales cancerosas son generadas por una desregulación de genes, que les permiten adquirir habilidades como proliferación incontrolable, resistencia apoptótica, aumento de procesos angiogénicos y evasión inmune; procesos regulados por factores de transcripción, que las ayudan a sobrevivir, proliferar, invadir y crecer (N. Hail Jr., 2006). Con el nacimiento de alternativas terapéuticas dirigidas, se han desarrollado fármacos que inhiben blancos específicos empleando pequeños fragmentos de no más de 25pb de ADN de doble cadena que contienen secuencias cis con alta afinidad para un factor de transcripción específico (C. Villicana, 2014). Conociendo que el Factor de Transcripción por Hipoxia (HIF-1) está fuertemente relacionado con procesos tumorales, el grupo de farmacogenética del cáncer del Departamento de Farmacia de la Facultad de Ciencias junto con el programa de Maestría en Genética de la Universidad Nacional, desarrollaron un “DNA-Señuelo” con el propósito de bloquear directamente la subunidad α de la proteína HIF-1 en dos líneas celulares tumorales. Los ensayos in vitro permitieron establecer la actividad apoptótica de forma cualitativa. Sin embargo, no es posible determinar la interacción entre el “DNA-señuelo” y la proteína. En este trabajo se ha modelado la estructura de la proteína HIF-1 de humano, evaluando la interacción entre el complejo “DNA-Señuelo”-Proteína, para posteriormente proponer modificaciones al “DNA-Señuelo” que permitan evitar su degradación dentro de la célula. Los resultados obtenidos sugieren una alta probabilidad que el “DNA-señuelo” diseñado en laboratorio se une a la proteína HIF-1 a nivel extracelular, evitando que haya una activación de genes puesto que no hay translocación de la proteína al núcleo. Adicional a esto, hemos diseñado 3 modificaciones al “DNA-Señuelo”, siendo la modificación 2’- fluor, el que presenta la energía de interacción más baja, evidenciando una posible modificación con mayor resistencia a la degradación y que no afecta la unión de la molécula.

Abstract: Cancerous cells are generated through the down regulation of genes that participate in vital processes, they acquire abilities such as incontrollable proliferation, apoptosis resistance, increment in angiogenesis, and immune resistance. Such processes are generally regulated by transcription factors, allowing them to acquire a variety of characteristics that help them to survive, reproduce, invade and grow (N. Hail Jr., 2006). Due to the new targeted therapies, medicines that inhibit specific targets have been developed. These medicines use small DNA fragments no larger than 25pb of double chain containing cis sequences with a high affinity to specific transcription patterns (C. Villicana, 2014). The Hypoxic transcription Factor HIF-1 is strongly linked to tumbrel processes, since it modulates anti-apoptotic agents, pro angiogenic and those related to the cellular cycle progression; The group of Cancer phararmacogenetics from the pharmacology department at the Faculty of Science of the National University, together with the master in Genetics from the same University, developed a "decoy" that will be able to directly block the subunit a from the HIF-1 protein in 2 tumbrel lines. The in vitro tests showed reactions between the DNA sequence and the protein, that require to be analyzed in more detail. The main objective of this project is the in silico evaluation of this reaction, using molecular dynamics and the computation of the free energy of interaction, the coupling between the decoy and the protein in order to compute their affinity.