GPCR (receptores acoplados a proteína G)
Los GPCR o receptores acoplados a proteína G son proteínas que se localizan en la superficie celular que reconocen sustancias extracelulares y transmiten señales a través de la membrana celular. Los GPCR hacen esto mediante la activación de proteínas de unión al nucleótido guanina (proteína G) que son responsables de la transducción de la señal dentro de la célula. El envío de señales es muy importante en distintas respuestas celulares, como el crecimiento celular, la transcripción génica, los cambios postraduccionales y la comunicación con otras células. Esto provoca ajustes en el organismo para adaptarse a los cambios ambientales, como un aumento del ritmo cardíaco cuando se siente amenazado o un cambio en la visión en respuesta a la luz tenue.
Solo el genoma humano codifica al menos 1000 GPCR diferentes que detectan hormonas, lípidos, aminas, neurotransmisores y la luz, entre otras cosas.
Un GPCR consta de tres regiones. La región extracelular detecta y se une al ligando. A continuación, la región transmembrana de siete dominios sufre un cambio conformacional. Por último, este cambio activa el extremo C-terminal, que a su vez activa a la correspondiente proteína G.
Los cardiomiocitos derivados de células iPS son modelos celulares especialmente atractivos porque representan perfiles de expresión génica y características fenotípicas similares a las células cardíacas nativas.
Receptores acoplados a proteína G y canales iónicos
Los GPCR constituyen la familia de proteínas más grande, con entre 600 y 1000 miembros, y se han asociado con muchos procesos biológicos normales, así como patológicos. También se conocen como receptores transmembrana de siete dominios (7-TM) y aproximadamente el 45 % de los medicamentos modernos tienen esta clase de proteínas como diana. La función de los GPCR es muy diversa y reconocen una gran variedad de ligandos, incluidos fotones, moléculas pequeñas y proteínas.
Los canales iónicos son poros en la membrana celular que permiten a los iones entrar y salir de la célula. Existen más de 400 genes para canales iónicos en el genoma humano. Muchos de ellos han sido dianas de fármacos que ahora presentan una gran eficacia. La medición directa de la actividad de los canales iónicos se realiza utilizando equipos de electrofisiología tradicionales para técnicas de fijación en parche de membrana (patch-clamp). No obstante, el rendimiento es muy bajo. La actividad de los canales iónicos también se puede medir indirectamente con mucho mayor rendimiento utilizando fluoróforos sensibles a los cambios en el potencial de membrana, el flujo de calcio y el flujo de potasio.
Monitorización de la actividad de GPCR para el descubrimiento de fármacos
Los cambios en la actividad de GPCR causan anomalías en las vías de señalización celular, lo que tiene como consecuencia la inflamación, enfermedades cardiovasculares, trastornos mentales, desequilibrios hormonales y cáncer. Por este motivo, los GPCR están en el centro del descubrimiento de fármacos, con aproximadamente el 34 % de los fármacos aprobados por la FDA dirigidos a 108 GPCR bien definidos.
Se pueden utilizar diferentes ensayos en el descubrimiento de fármacos para monitorizar la actividad del GPCR y los correspondientes cambios celulares.
El calcio es un mensajero importante activado por los GPCR. Por tanto, los cambios en la señalización del calcio intracelular son indicadores potentes del estado de activación de los GPCR. Se pueden emplear ensayos de flujo de calcio para monitorizar los niveles de calcio intracelular en el cribado de fármacos.
La monitorización de las oscilaciones de calcio es también crucial para predecir la toxicidad in vitro de los candidatos a fármacos.
El adenosín monofosfato cíclico (cAMP) es otro importante mensajero implicado en las vías de transducción de señales. El cambio en los niveles intracelulares de cAMP indica el acoplamiento de GPCR-proteína G específico. Los ensayos de cAMP proporcionan información valiosa sobre los subtipos de GPCR.
También es posible monitorizar la actividad de GPCR por medio de ensayos Transfluor que se centran en la desensibilización de GPCR tras la unión del ligando. Estos ensayos se pueden implementar en el cribado de fármacos para monitorizar la activación/desactivación de GPCR y el movimiento a través de la membrana celular.
Soluciones para identificar cabezas de serie preliminares frente a GPCR
Ofrecemos una variedad de soluciones de ensayos e instrumentos para estudios de la función de GPCR y canales iónicos que incluyen kits de ensayo, sistemas de cribado y adquisición de imágenes celulares y lectores de microplacas.
Aquí nos centramos en las aplicaciones que utilizan el sistema de cribado celular de alto rendimiento FLIPR, el módulo de software Screenworks Peak Pro 2, junto con varios kits de ensayo FLIPR para proporcionar una solución de cribado cinético de alto rendimiento para toxicología e identificación de compuestos cabeza de serie.