Resumen de Diseño racional de derivados de mucina como candidatos a vacunas contra el cáncer
- español
El estudio de la glicoproteína MUC1 ha adquirido en los últimos años una gran relevancia, ya que en la actualidad está involucrada en el diseño de vacunas para tratar el cáncer. La presente tesis doctoral se centra en la síntesis y análisis conformacional de diferentes derivados de dicha mucina, así como en el estudio de su afinidad con distintos anticuerpos anti-MUC1. De este trabajo se han extraído conclusiones relevantes sobre las interacciones que gobiernan el reconocimiento entre la MUC1 y dichos anticuerpos.
Para ello se han sintetizado distintos derivados de la mucina MUC1, en los que se han realizado modificaciones sobre su epítopo de reconocimiento. Éste está formado por la secuencia de cuatro aminoácidos prolina-aspártico-treonina-arginina (PDTR). En concreto, en esta tesis se ha sustituido la treonina por diferentes aminoácidos, naturales y no naturales, para comprobar cómo estas pequeñas diferencias estructurales entre aminoácidos son capaces de modular las interacciones entre la MUC1 y distintos anticuerpos anti-MUC1.
Por otra parte, se ha estudiado el efecto que produce la glicosilación de dicho epítopo en los diferentes derivados. En este sentido, es conocido que la glicosilación de la treonina favorece el reconocimiento molecular, sin embargo hasta el momento no ha sido posible explicar dicho aumento en la afinidad entre la MUC1 y los anticuerpos anti-MUC1 cuando ésta se encuentra glicosilada.
Mediante este trabajo, se ha propuesto y contrastado un modelo capaz de explicar las interacciones presentes en el estado asociado, así como las diferencias de afinidad existentes entre los derivados, tanto al sustituir la treonina por los diferentes aminoácidos como al glicosilarlos. Dicho modelo propone que el metilo en la posición beta de la treonina juega un papel relevante en el reconocimiento molecular entre la MUC1 y el anticuerpo SM3.
Como broche final de la presente tesis, durante la realización de la estancia pre-doctoral en el centro Complex Carbohydrate Center de la universidad de Georgia (USA) bajo la supervisión del Profesor Geert-Jan Boons, se sintetizó una vacuna en la cual se incorporó uno de los derivados no naturales, la ?-metilserina. Dicha vacuna es capaz de generar anticuerpos anti-MUC1 cuando es suministrada a ratones.
- English
Currently, one of the most promising approaches to treat cancer is the use of the socalled tumor-associated carbohydrate antigens. Mucin-like glycoproteins and, particularly, mucin 1 (MUC1) is one of the most studied candidates because it is associated with many carcinomas. While in normal tissue, this heavily Oglycosylated membrane glycoprotein carries complex oligosaccharides, in tumors, the expression of MUC1 is usually increased and its carbohydrates are very simple due to incomplete glycosylation. As a result, different antigens that are masked in normal cells are now exposed to the immune system.
In this thesis, we have synthesized different representative MUC1 peptides and glycopeptides, containing both natural and unnatural residues, and then studied their binding properties to different anti-MUC1 antibodies.
Our study indicates that threonine and serine MUC1-like derivatives display strikingly different binding properties, playing the methyl group of the threonine a crucial role in the recognition process. The sugar moiety linked to threonine fixes the presentation of the proper bioactive conformation. In addition, to the best of our knowledge, this is the first time that a mechanism is proposed, at atomic resolution, to explain the role that the carbohydrate plays in the molecular recognition by anti- MUC-1 antibodies. All these results may have implications for rational therapeutic and diagnostic antigen-antibody engineering.
Interestingly, during the conduct of the pre-doctoral stay in the Complex Carbohydrate Center at the University of Georgia (USA), under the supervision of Professor Geert-Jan Boons, we were able synthesize a three component vaccine candidate which contained the unnatural amino acid ?-methylserine. This novel vaccine breaks tolerance and induces immune response against the tumor-associated glycoprotein MUC1 in mice.
