Interfiriendo en la producción del FGFR3: una estrategia en potencial para tratar la acondroplasia

Traducción: Maria Cristina Terceros

En varios artículos anteriores de este blog revisamos algunos conceptos, tales como: ¿Qué es el DNA? y ¿Cómo proteínas tales como el receptor del factor de crecimiento de fibroblastos del tipo 3 (FGFR3) son producidas. Sin embargo, como esta vez el tema se refiere exactamente a una estrategia que intenta inhibir la expresión (producción) del FGFR3, creo que vale la pena revisar el tema nuevamente.

El lector debe tener en mente que este texto es como una visión panorámica del tema, con muchos detalles retirados a propósito, para hacer con que sea más fácil de entender. Nosotros hablaremos apenas del FGFR3 y de los condrocitos de la placa de crecimiento, ya que las reacciones pueden darse de manera ligeramente diferente en otras condiciones o tejidos del cuerpo.

Para algunos de los lectores que siguen este blog, el texto puede hasta parecer repetitivo, con informaciones ya conocidas. Sin embargo, cuando el tema ya fue visto anteriormente, intento incluir algunos detalles extras, ya que así, juntos, seremos capaces de aumentar nuestro conocimiento. Y, finalmente, para este texto prepare un glosario simple localizado antes de las referencias. Las palabras en itálico recibieron una explicación corta y, si el texto puede llegar a parecer difícil de ser entendido, espero que ayude en algo. Algunos de estos términos también tienen links (enlaces) para otros sites (páginas web) que contienen más información sobre ellos.

 Cómo es hecho el FGFR3

Revisamos este proceso en una serie de tres artículos publicados al inicio de 2012 y se los puede encontrar presionando en el sector Español en lo alto de la página. Busca los artículos que mencionan producción de FGFR3 y el mundo del RNA.

En resumen

El FGFR3 es una proteína activa (una enzima), una gran molécula hecha de otras más pequeñas llamadas aminoácidos. Piensa en el FGFR3 como si se tratase de una larga cadena de bloques pequeños de Lego (aminoácidos), cada uno de ellos teniendo cargas eléctricas distintas. Cuando se llega a la estructura final del bloque, esta enzima receptora obtiene sus propiedades eléctricas funcionales. Sin embargo, fabricar una enzima funcional depende de un largo proceso de montaje.

El DNA es una especie de cofre donde están guardadas todas las instrucciones necesarias para crear proteínas. Cuando el condrocito recibe una señal química instruyendo a la célula a producir más FGFR3, un proceso multipasos comienza abriendo el cofre.

En primer lugar, factores de transcripción se unen a determinados trechos del DNA antes del punto donde el gen FGFR3 está ubicado. Cuando un factor de transcripción hace eso, otras proteínas nucleares locales son activadas y forman un complejo que comenzará a “leer” la secuencia del gen (transcripción) para producir una cadena de RNA que muestra como en un espejo lo que está escrito en el DNA. Esta cadena de RNA es denominada pre RNA mensajero, o simplemente pre-mRNA. Se puede ver estos videos de corta duración (animación 1 y animación 2, ambos en inglés) para tener una idea de cómo la transcripción funciona.

La cadena de RNA creada en el proceso de transcripción contiene toda la información existente en la secuencia del DNA del gen, de manera que posee, no solamente las secuencias de nucleótidos que van a dar lugar a las proteínas (llamadas de exones), pero también aquéllas que son hechas de secuencias no codificantes (llamadas de intrones). De esta manera, antes de que el mRNA pueda ser leído y traducido en una proteína, necesita ser liberado de esas partes que no contienen informaciones útiles.

Después de este paso, el mRNA maduro es dirigido hacia el citoplasma donde se unirá a otro conjunto de proteínas, dentro de los ribosomas, iniciando el proceso llamado translación, que conducirá a la producción del FGFR3.

Este corto-metraje animado bastante interesante de la Revista Nature nos ayudará a comprender el proceso de traslación. Prestemos atención a los últimos 20 segundos. Las pequeñas moléculas que se unen al mRNA en el ribosoma portan el aminoácido correcto, de acuerdo con la secuencia de nucleótidos del mRNA. ¿Ya te diste cuenta que parecen tenedores de tres puntas? Existe un motivo para eso. Cada aminoácido es elegido de acuerdo con grupos constituidos por tres nucleótidos, conocidos como codones.

En la acondroplasia, una alteración de un único nucleótido de uno de esos codones de la cadena del gen FGFR3 (ubicado en la posición 1138) provoca el cambio de un aminoácido en la posición 380 de la proteína FGFR3. Esto es suficiente para producir las características clínicas de la acondroplasia. En este artículo anterior del blog hay una explicación más detallada de la mutación que provoca la acondroplasia.

Sin embargo, la transcripción es un proceso altamente controlado y algunos pasos adicionales suceden antes de que el FGFR3 sea producido y liberado para ejercer sus acciones. Uno de esos pasos es realizado por otro tipo de molécula de RNA, denominado micro-RNA, o simplemente miRNA. La acción principal de los miRNAs es de reglamentar la expresión de proteínas y ellos hacen eso uniéndose a secuencias específicas del mRNA, interfiriendo con ellos y así interrumpiendo su lectura en el ribosoma y, consecuentemente, la producción de la proteína. (1) Se supone que la función del miRNA está relacionada con la manutención del equilibrio de la expresión de proteínas que, caso contrario, fuesen producidas continuamente, podrían causar enfermedades. Existe por lo menos un miRNA ya identificado cuyo objetivo natural es el FGFR3. (2)

Terapias potenciales para acondroplasia

Cuando observamos las actuales estrategias potenciales de tratamiento disponibles publicamente para la acondroplasia, podemos concluir que todas se dirigen hacia el receptor después de que él es producido, o contra las reacciones químicas ligadas a la actividad del FGFR3. Esto incluye a los inhibidores de tirosina quinase, CNP, PTH/ PTHrP, aptámeros, péptidos, armadillas de ligante y anticuerpos. Con la posible excepción de la hipótesis todavía no comprobada de que la MK-4 puede inhibir la producción de FGFR3 en condrocitos, ninguna de estas estrategias está dirigida contra la producción del FGFR3.

Pero, y si hay alguien en busca de esto? Hace unas semanas, durante una encuesta que realicé mientras escribía el artículo anterior de el blog sobre los aptámeros, descubrí un registro de patentes que de inmediato me llamó la atención.

Interfiriendo con la producción del FGFR3

La empresa estadounidense de biotecnología llamada Marina Biotech patentó un grupo de moléculas concebidas para interferir con la producción del FGFR3, a través del denominado proceso de interferenciade RNA. (2) La interferencia de RNA se muestra en esta vasta animación  producida por la revista Nature.

Visitar la página de la empresa fue un poco frustrante, ya que nada es mencionado en relación a estos compuestos, pero la descripción de la patente contiene informaciones interesantes relacionadas con los tests ya realizados en modelos de cáncer relacionados al FGFR3, en los cuales los compuestos fueron capaces de reducir el crecimiento del cáncer.

Infelizmente, la patente, aunque haya citado siete veces la posibilidad de utilizar este invento como una terapia para la acondroplasia, no muestra cualquier ensayo realizado en un modelo de acondroplasia. Como nada es divulgado, podemos pensar que eso parece más um caso de una terapia en potencial a la espera de ser explorada por un investigador interesado. El mismo caso de los péptidos, armadillas de ligantes y anticuerpos qua analizamos aquí los últimos meses.

El uso de RNA de interferencia contra el FGFR3 es posible y ya fue localizado en algunos trabajos, como en el caso del estudio de los Dres. Guzmán, Pintor e Legeai-Mallet. (3)

La buena noticia es que estamos viendo un número cada vez más grande de opciones terapéuticas tornándose posibles para tests. Eso me hace pensar que, en las palabras de un importante investigador en el campo de la acondroplasia, es probable que en un futuro cercano, el tema no será si habrá una terapia para la acondroplasia, sino cual será la que elegiremos para tratar a nuestros hijos.


Glosario

• Aminoácidos: moléculas con variadas y diferentes propiedades químicas, las cuales son combinadas en secuencias variadas para generar proteínas.

  

• Codón: conjuntos de tres nucleótidos que contienen las informaciones necesarias para identificar el aminoácido correcto durante el armado y montaje de las proteínas. Un cambio de nucleótidos en la posición 1138 del gen FGFR3 conduce a la inserción del aminoácido equivocado en la cadena de la proteína FGFR3 y provoca la acondroplasia.

(de BioGem.Org)

• Condrocitos: las células dentro de los cartílagos de crecimiento, los maestros de crecimiento óseo. En la acondroplasia, debido a la función excesiva del FGFR3 con la mutación G380R, ellos son forzados a reducir sus tasas de multiplicación y de maduración, lo cual a su vez provoca una pérdida significativa del crecimiento del hueso.

•  Exones e intrones: Los exones son las partes de la secuencia del gen que contienen los codones que serán traducidos en los aminoácidos para formar las proteínas. Los intrones son las partes del gen que no poseen codones.

(da Wikipedia)

• Receptor del factor de crecimiento de fibroblastos tipo 3 (FGFR3): una enzima responsable de controlar la velocidad de la proliferación y la maduración de los condrocitos, que funciona como un freno natural. Cuando funciona en exceso debido a una mutación activadora hace que se reduzca el crecimiento del hueso. Acondroplasia, la causa más común de enanismo, es una consecuencia de una mutación activadora de FGFR3.

• Nucleótidos: son las cuatro moléculas básicas que, combinadas, en secuencias de tres (codones), codificarán las informaciones necesarias para la producción de las proteínas.

(De http://cs.boisestate.edu/~amit/teaching/342/lab/structure.html)

• Transcripción: el proceso a través del cual un gen es leído y un RNA mensajero es creado. Es el primer paso principal para que sea producida una proteína.

• Factores de transcripción: proteínas capaces de identificar ciertas secuencias de nucleótidos no DNA para dar inicio a la lectura del gen.

• Translación: éste es el procedimiento a través del cual una secuencia de nucleótidos presentes en la cadena del mRNA es traducida a una secuencia de aminoácidos, creando una nueva proteína.

• Trechos del DNA antes del punto de inicio del código del gen (upstream sites): ellos significan secuencias de nucleótidos, localizadas antes de la secuencia del gen. Existen por lo menos dos de esas regiones localizadas antes de la secuencia de genes, las promotoras (promoter) y las potencializadoras (enhancers) y ellas son muy importantes para permitir la expresión del gen, como faroles para el complejo de proteínas que irá a leer el gen (ver texto).

Referencias

 1. Gibson G and Asahara H. microRNAs and cartilage. J Orthop Res. 2013 Jun 10. doi: 10.1002/jor.22397. [Epub ahead of print].

2. Oneyama C et al. MicroRNA-mediated downregulation of mTOR/FGFR3 controls tumor growth induced by Src-related oncogenic pathways. Oncogene 2011;30:3489 501.

3. Marina Biotech Patent WO 2011139842 A2. Nucleic acid compounds for inhibiting fgfr3 gene expression and uses thereof.

4. Guzman-Aránguez A, Legeai‐Mallet L, Pintor J. Fibroblast growth factor receptor 3 inhibition by small interfering RNAs in achondroplasia. Anales Real Acad Nac Farm 2011; 77(1).