Strutture di Trop-2 umano intatto e scisso elucidano la base molecolare della specificità anti-cancro della modulazione di Trop-2

Trop-2 umano è una glicoproteina di 43 kDa a singola elica di transmembrana che forma dimeri di 86 kDa sulla membrana plasmatica. Trop-2 umano è sovraespresso in molti tumori umani, dove trasduce il segnale attraverso la membrana cellulare, è fosforilato nella sua coda citoplasmatica, e innesca la crescita cellulare. Nella maggior parte delle cellule tumorali Trop-2 subisce proteolisi tra T87 e R88 da parte della proteasi ADAM10: la proteolisi attiva la molecola e la cancerogenesi. Un legame disolfuro mantiene le due metà di Trop-2 così scisso (Trop-2c) legate tra loro. Il riarrangiamento conformazionale che accompagna la proteolisi rende Trop-2c un bersaglio promettente per la terapia anti-cancro. La proposta è strutturata lungo tre pacchetti di lavoro indipendenti: 1. Strutture cristalline di Trop-2 ECD umano sono apparse recentemente [24-25] mentre la coda citoplasmatica è stata studiata per NMR [26], ma ad oggi non esiste struttura di Trop-2 intero. Proponiamo di determinare la struttura del dimero Trop-2 umano intatto, e quella di Trop-2c, per rispondere alle domande ancora aperte sul ruolo dei domini transmembrana e citoplasmatico nella dimerizzazione, la trasmissione del segnale Trop-2 attraverso la membrana in seguito all'attivazione proteolitica, i cambiamenti nella struttura dopo la fosforilazione e le basi molecolari del segnale iniziato da Trop-2 nel cancro. 2. Trop-2c - specifica per le cellule tumorali - è un bersaglio promettente per una terapia anti-cancro selettiva - sia con piccoli farmaci molecolari che con anticorpi specifici per Trop-2c. Recentemente siamo riusciti a generare un mAb (2G10) la cui affinità per il Trop-2c espresso dalle cellule tumorali è 10.000 volte più forte di quella per Trop-2 non attivato sulle cellule normali (10-12 M vs. 10-8 M affinità, rispettivamente). Il 2G10 mAb promette quindi di offrire un eccellente indice terapeutico potenziale nei pazienti. In vivo, 2G10 umanizzato (Hu2G10) inibisce la crescita dei tumori al seno, al colon e alla prostata che esprimono Trop-2, ma senza tossicità, offrendo quindi un impatto senza precedenti sul cancro. Al fine di comprendere la specificità di 2G10 per Trop-2c vs. Trop-2, e informare ulteriori sviluppi di mAb da utilizzare come anti-cancro, proponiamo di determinare le strutture di Trop-2c intero e del dominio extracellulare di Trop-2c (Trop-2c ECD) in complesso con l'anticorpo monoclonale (mAb) terapeutico 2G10. 3. Ad oggi non sono noti né ligandi fisiologici né inibitori sintetici di Trop-2 o Trop-2c. Al fine di sviluppare nuove molecole contro Trop-2c implementeremo un programma di Structure Based Lead Discovery usando la diffrazione dei raggi X su cristalli del dominio extracellulare del Trop-2c. I frammenti che legheranno la proteina nei cristalli (ma non Trop-2 intatto in vitro o in cellula) saranno la base per una futura iniziativa di chimica medicinale volta a generare la prima generazione di farmaci anticancro specifici per Trop-2c.