ES2239529B1 - Procedimiento de identificacion de los compuestos reguladores de la actividad tubulina desacetilasa de hdac6 y sus aplicaciones. - Google Patents

Procedimiento de identificacion de los compuestos reguladores de la actividad tubulina desacetilasa de hdac6 y sus aplicaciones.

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Abstract

Procedimiento de identificación de los compuestos reguladores de la actividad tubulina desacetilasa de HDAC6, y sus aplicaciones. El objeto de la presente invención lo constituye un procedimiento de identificación de compuestos reguladores de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6, y uso de dichos compuestos reguladores en la elaboración de medicamentos o composiciones farmacéuticas para el tratamiento de enfermedades que cursan con alteraciones de la activación de los linfocitos T.

Description

Procedimiento de identificación de los compuestos reguladores de la actividad tubulina desacetilasa de HDAC6, y sus aplicaciones.
Objeto de la invención
El objeto de la presente invención lo constituye un procedimiento de identificación de compuestos reguladores de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6, y uso de dichos compuestos reguladores en la elaboración de medicamentos o composiciones farmacéuticas para el tratamiento de enfermedades que cursan con alteraciones de la activación de los linfocitos T.
Campo de la invención
La actuación sobre las actividades funcionales de la tubulina desacetilasa HDAC6 u otras enzimas que regulan el estado de acetilación/desacetilación de la tubulina como reguladores inmunes puede impulsar el desarrollo de nuevos tratamientos para el reajuste de la respuesta inmunitaria, incluyendo regulación negativa en el caso de enfermedades autoinmunes y alergias, o positiva en el caso de terapias frente a inmunodeficiencias. El desarrollo de estos métodos se fundamenta en la regulación de los niveles de acetilación de tubulina empleando la tubulina desacetilasa HDAC6 como diana terapeútica. Por lo tanto, debe adscribirse al sector farmacológico y biomédico para su aplicación en el sector sanitario. Y, más concretamente al campo de los procedimientos de identificación de nuevos compuestos terapéuticos y composiciones farmacéuticas para el tratamiento de enfermedades o desórdenes que cursen con alteraciones del sistema inmunológico.
Antecedentes de la invención
El tratamiento farmacológico de las enfermedades con componente patogénico inmune es un campo de intenso estudio, incluyéndose en esta categoría las enfermedades autoinmunes, que afectan aproximadamente al 5% de la población mundial (O'Shea, J.J., Ma, A., and Lipsky, P. (2002). Cytokines and autoimmunity. Nat. Rev. Immunol. 2, 37-45), alergia, enfermedades inflamatorias crónicas e infecciosas y procesos tumorales que son una causa mayoritaria de mortalidad en países industrializados. Por tanto, la regulación de la respuesta inmune es crucial en el tratamiento de las causas más importantes de morbimortalidad en nuestra sociedad.
La activación de las células T requiere la unión del antígeno debidamente presentado por moléculas del complejo principal de histocompatibilidad en las células presentadoras de antígeno. Esta unión intercelular ha sido denominada la sinapsis inmunológica (Bromley, S.K., Burack, W.R., Johnson, K.G., Somersalo, K., Sims, T.N., Sumen C., Davis, M.M., Shaw, A.S., Allen, P.M., and Dustin, M.L. (2001). The immunological synapse. Annu. Rev. Immunol. 19, 375-396) y se caracteriza por estar organizada en dos agrupaciones supramoleculares de receptores de activación: i) una agrupación central donde se concentran el complejo TcR y moléculas coestimuladoras como CD4, CD2 y CD28 (Monks, C.R., Friberg, B.A., Kupfer, H., Sciaky, N., and Kupfer, A. (1998). Three-dimensional seggregation of supramolecular activation clusters in T cells. Nature 395, 82-86; Grakoui, A., Bromley, S.K., Sumen, C., Davis, M.M., Shaw, A.S., Allen, P.M., and Dustin, M.L. (1999). The immunological synapse: a molecular machine controlling T cell activation. Science 285, 221-227) y ii) un anillo periférico de receptores de adhesión , que contiene entre otros la integrina leucocitaria LFA-1 (Monks, C.R., Friberg, B.A., Kupfer, H., Sciaky, N., and Kupfer, A. (1998). Three-dimensional seggregation of supramolecular activation clusters in T cells. Nature 395, 82-86). La activación de las células T por el antígeno también implica la translocación del centro organizador de microtúbulos (MTOC) y el aparato de Golgi hacia el sitio de contacto con la célula presentadora de antígeno así como la producción de IL-2 (Geiger, B., Rosen, D., and Berke, G. (1982). Spatial relationships of microtubule-organizing centers and the contact area of cytotoxic T lymphocytes and target cells. J. Cell Biol. 95, 137-143; Ryser, J., Rungger-Brändle, E., Chaponier, C., Gabbiani, J., and Vassalli, P. (1982). The area of attachment of cytotoxic T lymphocytes to their target cells shows high motility and polarization of actin, but not myosin. J. Immunol. 128, 1159-1162; Kupfer, A., Swain, S.L., Janeway, C.A., and Singer, S.J. (1986). The specific direct interaction of helper T cells and antigen-presenting B cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.83, 6080-6083).
Se sabe que los filamentos de actina y proteínas asociadas juegan un papel importante en la formación de la sinapsis inmune, organizando la disposición de los receptores para el antígeno+ y de las moléculas de adhesión (Monks, C.R., Friberg, B.A., Kupfer, H., Sciaky, N., and Kupfer, A. (1998). Three-dimensional seggregation of supramolecular activation clusters in T cells. Nature 395, 82-86; Allenspach, E.J., Cullinan, P., Tong, J., Tang, Q., Tesciuba, A.G., Cannon, J.L., Takahashi, S.M., Morgan, R., Burkhardt, J.K., and Sperling, A.I. ERM-dependent movement of CD43 defines a novel protein complex distal to the immunological synapse. Immunity. 2001 Nov;15 (5):739-50.; Delon, J., Kaibuchi, K., and Germain, R. (2001). Exclusion of CD43 from the immunological synapse is mediated by phosphorylation-regulated relocation of the cytoskeletal adaptor moesin. Immunity 15, 691-701; Roumier, A., Olivo-Marin, J.C., Arpin, M., Michel, F., Martin, M., Mangeat, P., Acuto, O., Dautry-Varsat, A., and Alcover, A. (2001). The membrane-microfilament linker ezrin is involved in the formation of the immunological synapse and in T cell activation. Immunity 15, 715-728). Sin embargo, hasta la fecha, poco se sabía del papel desempeñado por los microtúbulos en el desarrollo de la respuesta inmune (Nogales, E. (2001). Structural insights into microtubule function. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 30, 397-420).
En la presente invención se demuestra que la acetilación de los grupos \varepsilon-amino de la lisina 40 de la subunidad \alpha de tubulina en los microtubulos (Thompson, W.C., Asai, D.J., and Carney, D.H. (1984). Heterogeneity among microtubules of the cytoplasmic microtubule complex detected by a monoclonal antibody to alpha tubulin. J. Cell Biol., 98, 1017-1025; L'Hernault, S.W., and Rosenbaum, J.L. (1983). Chlamydomonas \alpha-tubulin is post-translationally modified by acetylation on the \varepsilon-amino group of a lysin. Biochemistry 24, 473-478; Piperno, G., LeDizet, M., and Chang, X. (1987). Microtubules containing acetylated \alpha-tubulin in mammalian cells in culture. J. Cell Biol. 104, 289-302) juega un papel importante en la activación dependiente de antígeno de las células T.
Recientemente, se ha identificado la actividad desacetiladora de microtúbulos de la histona desacetilasa (HDAC6) (Hubbert, C., Guardiola, A., Shao, R., Kawaguchi, Y., Ito, A., Nixon, A., Yoshida, M., Wang, X., and Yao, T. (2002). HDAC6 is a microtubule-associated deacetylase. Nature 417, 455-458; Matsuyama, A., Shimazu, T., Sumida, Y., Saito, A., Seigneurin-Berny, D., Osada, H., Komatsu, Y., Nishino, N., Khochbin, S., Horinouchi, S., and Yoshida, M. (2002). In vivo destabilization of dynamic microtubules by HDAC6-mediated deacetylation. EMBO J. 21, 6820-6831). HDAC6 es el único miembro conocido perteneciente a la familia de historia desacetilasas de clase II que es capaz de desacetilar histonas y tubulina (Grozinger, C., Hassing, C., and Schreiber, S.L. (1999). Three proteins define a class of human histone-deacetylases related to yeast Hdalp; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 4868-4873; Haggarty, S.J., Koeller, K.M., Wong, J.C., Grozinger, C., and Schreiber, S.L. (2003). Domain selective small-molecule inhibitor of histone deacetylase 6 (HDAC6)-mediated tubulin deacetylation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 4389-4394). Esta enzima desacetila tubulina en las células y su actividad puede ser inhibida por los agentes farmacológicos tricostatina A y tubacina (Hubbert, C., Guardiola, A., Shao, R., Kawaguchi, Y., Ito, A., Nixon, A., Yoshida, M., Wang, X., and Yao, T. (2002). HDAC6 is a microtubule-associated deacetylase. Nature 417, 455-458; Haggarty, S.J., Koeller, K.M., Wong, J.C., Grozinger, C., and Schreiber, S.L. (2003). Domain selective small-molecule inhibitor of histone deacetylase 6 (HDAC6)-mediated tubulin deacetylation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 4389-4394).
Por otro lado, hay que destacar el amplio abanico de actividades celulares en las que intervienen las HDACs que van apareciendo en el estado de la técnica y que han permitido el establecimiento de nuevas aproximaciones terapéuticas a múltiples patologías humanas, mediante el uso de inhibidores y agonistas de HDACs, y el desarrollo de nuevos métodos de identificación y evaluación de nuevos compuestos terapéuticos. Así, se han descrito las siguientes aplicaciones como proteína diana terapéutica derivadas de las actividades funcionales en las que participan:
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proteína diana para el tratamiento del cáncer por la capacidad de estos inhibidores de inducir la apoptosis de las células tumorales, por su capacidad de promover la diferenciación de dichas células, o por la capacidad de inducir la expresión en dichas células de antígenos que promueven una mayor respuesta inmune (Marks, PA, Fichan, VM, Breslow R, and Rifkind RA. (2001). Histone deacetylase as new cancer drugs. Curr. Opin. Oncol. 13:477-489; patente US 6.262.116, Transcription therapy for cancers; patente US 6.387.673, Compounds useful for the modulation of processes mediated by nuclear hormone receptors, methods for the identification and use of such compounds; patente US 6.399.568, Cyclic tetrapeptide derivatives and medicinal use thereof; patente WO 02/15921, Methods of treating cutaneous T-cell lymphoma and peripheral T-cell lymphoma (unspecified) by administering a histone deacetylase inhibitor; patente WO 02/055688, Histone deacetylase inhibitors in-diagnosis and treatment of thyroid neoplasms; patente US 6.071.923, Retinoyloxy aryl-substituted alkylene butyrates useful for the treatment of cancer and other proliferative diseases), y de otras enfermedades proliferativas (solicitud PCT de patente US 20020161045, Novel actyloxymethil esters and methods for using the same),
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proteína diana para el tratamiento de enfermedades provocadas por protozoos (Kwon HJ, Kim JH, Kim M, Lee JK, Hwang WS, Kim DY. (2003) Anti-parasitic activity of depudecin on Neospora caninum via the inhibition of histone deacetylase Vet. Parasitol. 112, 269-276; US 6.428.983, Histone deacetylase as target for antiprotoozoal agents; solicitud PCT de patente US 20030078369, Apicidin-derived cyclic tetrapeptides),
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proteína diana para el tratamiento de la hipertrofia cardiaca (van Zonneveld AJ. (2003) Molecular biology and genetics in cardiovascular research: highlights of 2002. Neth J Med. 61, 28-34; solicitud PCT de patente US 20030114340, Inhibition of histone deacetylase as a treatment for cardiac hypertophy; US 6.632.628, Methods and compositions relating to HDAC 4 and 5 regulation of cardiac gene expresión),
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proteína diana para el tratamiento de enfermedades o desórdenes que afectan al tejido conectivo (Xu RH, Peng Y, Fan J, Yan D, Yamagoe S, Princler G, Sredni D, Ozato K, Kung HF. (2000). Histone acetylation is a checkpoint in FGF-stimulated mesoderm induction. Dev Dyn. 218, 628-35; solicitud PCT de patente US 20030206946, Methods for therapy of connective tissue disease),
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proteína diana para el tratamiento de la atrofia muscular espinal (US 6.376.508, Treatments for spinal muscular atrophy),
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proteína diana para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas del sistema nervioso central como la enfermedad de Alzheimer, la esclerosis múltiple y la esclerosis lateral amiotrófica (Hoshino M, Tagawa K, Okuda T, Murata M, Oyanagi K, Arai N, Mizutani T, Kanazawa I, Wanker EE, Okazawa H. (2003) Histone deacetylase activity is retained in primary neurons expressing mutant huntingtin protein. J Neurochem. 87,257-267; Hockly E, Richon-VM; Wondman B; Smith DL, Zhou X, Rosa E, Sathasivam K, Ghazi-Noori S, Mahal A, Lowden PA, Steffan JS, Marsh JL, Thompson LM, Lewis CM, Marks PA, Bates GP (2003) Suberoylanilide hydroxamic acid, a histone deacetylase inhibitor, ameliorates motor deficits in a mouse model of Huntington's disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 2041-6; WO 03/083067, Histone deacetylse inhibitors for the treatment of multiple sclerosis, amyotrophic lateral sclerosis and Alzheimer diseases; WO 03/080864, Histone deacetylase: novel molecular target of neurotoxicity; WO03032921, Treatment of neurodegenerative diseases and cancer of the brain),
-
proteína diana clave en los procesos de regeneración y diferenciación de múltiples tipos celulares (Zhang CL, McKinsey TA, Olson EN. (2002) Association of class II histone deacetylases with heterochromatin protein 1: potential role for histone methylation in control of muscle differentiation. Mol Cell Biol. 22, 7302-7312; WO 03/033678, Methods of using deacetylase inhibitors to promote cell differentation and regeneration; WO 0023567, Promotion of self-renewal and improved gene transduction of hematopoietic stem cells by histone deacetylase inhibitors), y
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proteína diana para la regulación de la transmisión de señales a través de receptores, en concreto como potenciador del efecto broncodilatador de los corticoides en el tratamiento del asma, en este caso mediante agonistas de las proteínas HDACs. (Ito K, Caramori G, Lim S, Oates T, Chung KF, Barnes PJ, Adcock IM. (2002) Expression and activity of histone deacetylases in human asthmatic airways. Am J Respir Crit Care Med. 166, 392-396; solicitud PCT de patente US 20030134865).
Los microfilamentos de actina son considerados los componentes del citoesqueleto más importantes para la activación de las células T (Valitutti, S.M., Dessing, M., Aktories, K, Gallati, H., and Lanzavecchia, A. (1995). Sustained signaling leading to T cell activation results from prolonged T cell receptor occupancy, J. Exp. Med. 181, 577-584; Serrador, J.M , Nieto, M., and Sánchez-Madrid, F. (1999). Cytoskeletal rearrangement during migration and activation of T lymphocytes. Trends Cell Biol. 9, 228-232; Dustin, M.L., and Cooper, J.A. (2000). The immunological synapse and the actin cytoskeleton: molecular hardware for T cell signaling. Nat. Immunol. 1, 23-29). Sin embargo, se encuentran cada vez más evidencias de que otras proteínas del citoesqueleto participan en este proceso, aunque hasta la fecha, no se ha relacionado la acetilación de los microtúbulos con patología inmune alguna. Por lo tanto, la regulación de la actividad desacetiladora de tubulina mediada por HDAC6 y sus implicaciones en la modulación de la activación de los linfocitos T, descrita en este documento por primera vez, puede resultar un tratamiento eficaz en enfermedades que cursan con una respuesta inmune exacerbada y también en aquellas que cursan con una respuesta inmune deficiente.
Descripción de la invención
El objeto de la presente invención lo constituye un procedimiento de identificación y evaluación de la actividad de compuestos reguladores de la proteína HDAC6, sobre la activación de linfocitos T, que comprende los siguientes pasos:
i)
contacto de linfocitos T, preferentemente humanos, con el potencial compuesto objeto de este procedimiento, e incubación en las condiciones adecuadas,
ii)
determinación de un parámetro indicativo de los niveles de acetilación de la tubulina de los linfocitos T de i) o de cualquier otro relacionado con el proceso de activación de los linfocitos T en el que participe la proteína HDAC6, e
iii)
identificación de un compuesto inhibidor o agonista de la actividad de la proteína HDAC6 cuando se observa un incremento de la acetilación de la tubulina y/o un parámetro indicativo de la activación de linfocitos T o cuando se observa una disminución de la acetilación de la tubulina y/o un parámetro indicativo de la inactivación de linfocitos T, respectivamente.
Otro objeto de la presente invención lo constituye el uso de dichos compuestos reguladores en la elaboración de una composición farmacéutica o medicamento para el tratamiento de enfermedades; desórdenes o patologías que cursan con alteraciones del sistema inmunológico, preferentemente con la activación de los linfocitos T alterada.
Descripción detallada
Los resultados de la presente invención demuestran que los microtúbulos también juegan un papel relevante en la activación temprana y tardía de las células T. La unión del antígeno al receptor de la célula T modifica la acetilación de los microtúbulos de una forma dinámica en la que inicialmente resultan desacetilados, para que transcurridos unos 15 minutos se reacetilen progresivamente. La etapa inicial de desacetilación coincide en el tiempo con la activación del receptor de la célula T reforzando la hipótesis de que la etapa inicial de desacetilación se induce a través del receptor de la célula T. El hecho de que la inhibición de la desacetilación inicial mediante el tratamiento con tricostatina A, un inhibidor de la actividad tubulina desacetilasa de HDAC6 (Ejemplo 3), favorezca los eventos de activación tempranos y por el contrario la activación de la actividad tubulina desacetilasa de HDAC6 los dificulte (Ejemplo 3), demuestra que el proceso dinámico de acetilación/desacetilación de los microtúbulos se requiere para la correcta organización de receptores de membrana en la sinapsis inmunológica y la consiguiente activación de las células T. En los conjugados celulares entre células T cooperadoras que dirigen la respuesta inmune y células presentadoras de antígeno los microtúbulos resultan acetilados en el sitio de contacto de la célula T con la célula presentadora, en la sinapsis inmunológica, que tiene lugar en la activación de los linfocitos T. En esta patente también se demuestra que la tubulina desacetilasa HDAC6 se concentra en la sinapsis inmunológica y que su sobreexpresión produce su desorganización. Además, la activación descontrolada de HDAC6 inhibe la translocación del aparato secretor hacia la célula presentadora de antígeno y disminuye la producción de IL-2, que son dos eventos de activación temprano y tardío, respectivamente. De esta manera, los datos sugieren el empleo del equilibro acetilación/desacetilación de los micro-
túbulos (por ejemplo: a través de HDAC6) como nueva diana terapéutica en enfermedades con participación inmune.
En resumen, la presente invención se basa en el descubrimiento de que la acetilación de los microtúbulos es importante para modular la activación de las células T y que está regulada por la proteína HDAC6, lo que permite definir nuevas aproximaciones terapéuticas para el tratamiento de enfermedades que cursen con alteraciones del sistema inmunológico. Estas aproximaciones terapéuticas se basan en el uso de compuestos o agentes reguladores, inhibidores y activadores, de la actividad de dicha proteína HDAC6.
Los compuestos inhibidores o antagonistas de HDAC6, que consiguientemente producen una acetilación neta de tubulina, son útiles para restaurar una respuesta inmune deficiente. Así, el pretratamiento de células T con el inhibidor de HDAC6 tricostatina A revierte la desorganización de la sinapsis inmune así como la inhibición de la translocación del MTOC que tenía lugar por la sobreexpresión de HDAC6 (Figura 5-6 y 7, respectivamente). Por otra parte, compuestos activadores o agonistas de HDAC6 podrían desempeñar un papel en reducir daños asociados con una respuesta inmune exacerbada tales como los que tienen lugar en una enfermedad de origen autoinmune. En este sentido, la tecnología de transferencia génica podría, mediante vectores virales, ser de utilidad en terapia génica para expresar de forma tejido-específica el enzima HDAC6 en los linfocitos T de pacientes que sufren este tipo de enfermedades.
Así, un objeto de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto o agente regulador, inhibidor o activador, de la actividad de la proteína HDAC6, en adelante uso de un compuesto de la presente invención, en la elaboración de medicamentos o composiciones farmacéuticas para el tratamiento de enfermedades, desórdenes o patologías de mamíferos, preferentemente humanas, que cursan con alteraciones del sistema inmunológico, preferentemente con la activación de los linfocitos T alterada.
Tal como se utiliza en la presente invención el término "compuesto/agente inhibidor o antagonista" se refiere a una molécula que cuando se une o interactúa con la proteína HDAC6 (SEQ ID NO. 2), o con fragmentos funcionales de la misma, disminuye o elimina la intensidad o la duración de la actividad biológica de dicha proteína. En esta definición se incluye además aquellos compuestos que impiden o disminuyen la expresión del gen codificante de la proteína HDAC6, es decir, que impiden o diminuyen la transcripción del gen, la maduración del RNAm, la traducción del RNAm y la modificación post-traduccional. Un agente inhibidor puede estar constituido por un péptido, una proteína, un ácido nucléico (por ejemplo, un oligonucleótido antisentido del UNAM codificante de la proteína HDAC6 o un ribozima que destruya dicho RNAm), un carbohidrato, un anticuerpo, un compuesto químico o cualquier otro tipo de molécula que disminuya o elimina el efecto y/o la función tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6.
Hasta la fecha en el estado de la técnica tan sólo hay descritos unos pocos compuestos modificadores de la actividad tubulina desacetilasa de la proteína HDAC6 que pueden ser utilizados en el ámbito de la presente invención, y que se indican a continuación a título ilustrativo y sin que eso signifique una limitación al alcance de la presente invención sobre los actuales y futuros inhibidores de HDAC6: el derivado del ácido hidroxámico (tricostatina A (TSA) (Richon VM et al, 2001 Blood Cells Mol dis 27 (1): 260-4), tubacina (Haggarty, S.J., Koeller, K.M., Wong, J.C., Grozinger, C., and Schreiber, S.L. (2003). Domain selective small-molecule inhibitor of histone deacetylase 6 (HDAC6)-mediated tubulin deacetylation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 4389-4394), y oligonucleótidos antisentido de los RNAm de las proteínas HDACs (WO03006652, Inhibition of specific histone deacetylase isoforms). En el marco de la presente invención hay que destacar el papel preferente de aquellos compuestos inhibidores de la proteína HDAC6, y más en concreto aquellos compuestos, que como la tubacina y sus derivados, sean capaces de unirse y bloquear su único dominio catalítico que desacetila tubulina de forma específica (Haggarty, S.J., Koeller, K.M., Wong, J.C., Grozinger, C., and Schreiber, S.L. (2003). Domain selective small-molecule inhibitor of histone deacetylase 6 (HDAC6)-mediated tubulin deacetylation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 4389-4394).
Tal como se utiliza en la presente invención el término "compuesto/agente activador o agonista" se refiere a una molécula que cuando se une o interactúa con la proteína HDAC6, o con fragmentos funcionales de la misma, incrementa la intensidad o prolonga la duración de la actividad biológicade dicha proteína. En esta definición se incluye además aquellos compuestos o moléculas que permiten incrementar la expresión del gen codificante de la proteína HDAC6. Un agente activador puede estar constituido por un péptido, una proteína, un ácido nucleico, carbohidratos, un anticuerpo, un compuesto químico, o cualquier otro tipo de molécula que incremente el efecto y/o la duración de la actividad de la proteína HDAC6. En el estado de la técnica existen descritos compuestos agonistas de la actividad de las proteínas HDACs, que pueden ser utilizados en el ámbito de la presente invención como agonistas de la proteína HADC6, y que se indican a continuación a título ilustrativo sin que eso signifique una limitación al alcance de la presente invención: xantinas (patente US 20030134865).
Una realización particular de la presente invención lo constituye el uso de un compuesto agonista en la elaboración de un medicamento o composición terapéutica para el tratamiento de una enfermedad que cursa con una exacerbación del sistema inmunológico basado en que el compuesto está constituido por una construcción genética que permite la expresión de la proteína HDAC6 humana (SEQ ID NO. 2), en el interior de células humanas, preferentemente en linfocitos T, de forma similar a las construcciones genéticas elaboradas en la presente invención (ejemplos 3, 4 y 5).
Por otro lado, el origen de estos compuestos reguladores, inhibidores o agonistas, de la actividad de las proteínas HDACs puede ser variado, de tal forma que pueden ser origen natural (por ejemplo, de origen vegetal, bacteriano, vírico, animales o microorganismos eucariotas) o sintético.
Un objeto de la presente invención lo constituye un procedimiento de identificación y evaluación de la actividad de compuestos reguladores de la proteína HDAC6, sobre la activación de linfocitos T, en adelante procedimiento de identificación de compuestos de la presente invención, que comprende los siguientes pasos:
i)
contacto de linfocitos T, preferentemente humanos, con el potencial compuesto objeto de este procedimiento, e incubación en las condiciones adecuadas,
ii)
determinación de un parámetro indicativo de los niveles de acetilación de la tubulina de los linfocitos T de i) o de cualquier otro relacionado con el proceso de activación de los linfocitos T en el que participe la proteína HDAC6; e
iii)
identificación de un compuesto inhibidor o agonista de la actividad de la proteína HDAC6 cuando se observa un incremento de la acetilación de la tubulina y/o un parámetro indicativo de la activación de linfocitos T o cuando se observa una disminución de la acetilación de la tubulina y/o un parámetro indicativo de la inactivación de linfocitos T, respectivamente.
Un objeto particular de la presente invención lo constituye un procedimiento de identificación de potenciales compuestos inhibidores de la invención donde los linfocitos T del punto i) pueden ser estimulados o preparados mediante procedimientos conocidos en el estado del arte (ver Ejemplo 1-5; estimulación con células presentadoras de antígeno (células Raji) más SEE y transformación de los cultivos celulares de linfocitos T con una construcción genética que permita la expresión del gen HDAC6) que permiten una mejor evaluación del efecto de dichos potenciales compuestos inhibidores.
Un objeto particular de la presente invención lo constituye el procedimiento de identificación de compuestos de la invención en el que la determinación de los niveles de acetilación de la tubulina ii) se puede realizar mediante técnicas de inmunoblot o western blot con anticuerpos adecuados (ver Ejemplo 2 y Figura 2). La determinación del efecto de compuestos sobre enzimas que regulan la acetilación/desacetilación de la tubulina, HDAC6 o acetiltransferasas, puede realizarse de distintas formas y se encuentra ampliamente descrita en el estado del arte: (LeDizet M, Piperno G.(1991) Detection of acetylated alpha-tubulin by specific antibodies. Methods Enzymol. 196, 264-274; WO 03/048774, Use of alpha-tubulin acetylation levels as a biomarker for protein deacetylase inhibitors; WO 03/066885, Method for screening for compounds having HDAC inhibitory activity; EP 1243658, Method of measuring deacetylase activity and method of screening inhibitor or promotor of these enzymes; EP 1050581, Method for detecting acetyltransferase and deacetylase activities and method for screening inhibitors or accelerators of these enzymes; Solicitud PCT de patente US-20030082668, Method for measuring the activity of deacetylase and method of screening for inhibitors and accelerators of the enzyme). Estos procedimientos pueden ser aplicados para la identificación de compuestos reguladores, inhibidores y agonistas, de la proteína HDAC6 como proteína desacetilasa, y la posterior valoración de la capacidad reguladora de dichos compuestos sobre la activación de linfocitos T.
Otro objeto particular de la presente invención lo constituye el procedimiento de identificación de compuestos de la invención en el que la determinación de un parámetro relacionado con el proceso de activación de los linfocitos T se puede realizar, a título ilustrativo y sin limitar el alcance de la presente invención, mediante una técnica perteneciente al siguiente grupo:
a)
determinación del agrupamiento o concentración de CD3 en la sinapsis inmune (c-SMAC) (ver Ejemplo 4, Figura 5),
b)
determinación de la desorganización de LAF-1 en el anillo periférico de la sinapsis inmune (ver Ejemplo 4, Figura 6),
c)
determinación de la translocación del centro organizador de microtúbulos (MTOC) (ver Ejemplo 5, Figura 7), y
d)
determinación de la secreción de IL-2 y de la expresión de CD69 (ver Ejemplo 5, Figura 7).
Tal como se utiliza en la presente invención los linfocitos T, preferentemente humanos, utilizados en el procedimiento de identificación de compuestos, incluyen cultivos de células tipo CD4+, entre las que se encuentran, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención las siguientes células: linfocitos de sangre periférica, linfoblastos T y células Jurkat (J77).
Por otro lado, el origen de estos compuestos candidatos para el procedimiento de identificación de la invención puede ser variado, de tal forma que pueden ser origen natural (por ejemplo, de origen vegetal, bacteriano, vírico, animales o microorganismos eucariotas) o sintético.
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Igualmente, a partir de los resultados de la presente invención se constata la importancia de las proteínas acetil-transferasas, que actuarían incrementando los niveles de acetilación de la tubulina que se observa durante el proceso de activación de los linfocitos T, y que permitirían:
a)
el desarrollo y el de procedimientos para la identificación de nuevos compuestos reguladores, inhibidores y agonistas, de dicha activación de los linfocitos T (ver por ejemplo, EP 1050581, Method for detecting acetyltransferase and deacetylase activities and method for screening inhibitors or accelerators of these enzymes; EP 1243658, Method of measuring deacetylase activity and method of screening inhibitor or promotor of these enzymes),
b)
el uso de estos compuestos reguladores en la elaboración nuevas de composiciones terapéuticas para el tratamiento de enfermedades que presentan alteraciones de la activación de los linfocitos T, y
c)
el uso de dichas composiciones terapéuticas en métodos de tratamiento de un mamífero, preferentemente un ser humano, afectado por una enfermedad, desorden o patología caracterizada por una respuesta inmune no deseada, consistente en la administración de dicha composición terapéutica que modifica el estado de acetilación de la tubulina y que actúa como inmunomoduladora.
Descripción de las figuras
Figura 1
Los microtúbulos acetilados se concentran en el contacto entre células T y células presentadoras de antígeno, rodeando agrupaciones de CD3 y LFA-1
Las células Raji se pusieron en contacto con células J77 sobre cubreobjetos recubiertos de fibronectina. A continuación, las células se fijaron, permeabilizaron y tiñeron con los anticuerpos que se indican. A) Los conjugados celulares formados en ausencia (panel superior) o presencia de SEE a 1 \mug/ml (panel inferior) se tiñeron doblemente para tubulina y tubulina acetilada y se analizaron por microscopía confocal. Las imágenes superpuestas y las de contraste de fases se muestran a la derecha. Los asteriscos indican la localización de las células Raji en los conjugados celulares. B) Los conjugados de células J77/Raji en presencia de SEE se tiñeron para tubulina acetilada y CD3 (panel superior) o LFA-1 (panel inferior). En los paneles de la derecha se muestra la tinción de las células Raji, tubulina acetilada y CD3 o LFA-1 superpuestas sobre las imágenes en Nomarski.
Figura 2
La tubulina acetilada de las células T aumenta tras su interacción con células presentadoras de antígeno
A) Las células Raji (1.5 x 10^{6}) fueron marcadas o no con SEB o SEE a 1 \mug/ml y puestas en contacto con 4.5 x 10^{6} células J77 durante 40 min a 37ºC. A continuación, se detectaron por inmunoblot los niveles de tubulina acetilada, tubulina y vimentina en lisados celulares en condiciones no reductoras tal como se describe en Métodos. B) Las células J77 (5 x 10^{6}) se estimularon con los anticuerpos indicados durante 40 min a 37ºC. A continuación, los niveles de tubulina y tubulina acetilada se detectaron por inmunoblot en condiciones no reductoras. C) Estudio cinético de la acetilación de tubulina y de la fosforilación de CD3\zeta en conjugados entre células J77 y Raji. Las células J77 y Raji se pusieron en contacto en presencia de SEE o SEB durante los tiempos indicados, y a continuación se detectaron los niveles de tubulina y tubulina acetilada por inmunoblot en condiciones no reductoras. Los valores densitométricos se muestran entre los paneles. Para detectar la fosforilación de CD3\zeta, los lisados celulares se precipitaron con el anticuerpo 488, los inmunoprecipitados se separaron en SDS-PAGE en condiciones reductoras y se detectó por inmunoblot el grado de fosforilación en tirosina utilizando el anticuerpo 4G10.
Figura 3
Caracterización de la expresión de HDAC6 en las células T
A) El enzima HDAC6 se concentra en los sitios de contacto de las células T con las células presentadoras de antígeno. Las células Raji marcadas con CMAC se pusieron en contacto con linfocitos de sangre periférica CD4+ (PBLCD4+) o células J77 en presencia o ausencia de SEE. A continuación, las células se fijaron, permeabilizaron y tiñeron para HDAC6 y tubulina acetilada. Las flechas señalan los centros organizadores de microtúbulos. B) Los linfocitos de sangre periférica CD4+ y células J77 se pretrataron durante 30 min con TSA 3 \muM o butirato sódico 5 mM y se pusieron en contacto con células Raji pulsadas con SEE. Los microtúbulos acetilados se tiñeron en conjugados entre células T y células presentadoras de antígeno. Las flechas apuntan hacia los microtúbulos acetilados de las células T. C) Los lisados procedentes de células J77 o células J77 transfectadas con GFP, HDAC6-GFP o su mutante inactivo se procesaron por inmunoblot con un anticuerpo anti-GFP. Los marcadores de peso molecular se indican a la izquierda. D) Niveles de tubulina acetilada en células J77 transfectadas con HDAC6. Las células J77 se transfectaron con GFP, HDAC6-GFP o su mutante inactivo. Tras 24 horas, las células se trataron o no con TSA 3 \muM o butirato sódico 5 mM, y los niveles de tubulina acetilada se determinaron por citometría de flujo como se describe en Métodos. Se muestra un experimento representativo de tres. E) La HDAC6 exógena se concentra en el sitio de contacto de las células J77 con las células Raji. Las células Raji marcadas con SEE se pusieron en contacto con células J77 transfectadas con HDAC6 o un mutante inactivo de HDAC6. A continuación los conjugados celulares se fijaron, permeabilizaron y tiñeron para tubulina acetilada. Las puntas de flecha se dirigen hacia el sitio de contacto de las células T con las células presentadoras de antígeno.
Figura 4
Dinámica de la localización de HDAC6 durante la interacción específica de antígeno entre células T y células presentadoras de antígeno
Las células Raji fueron pulsadas con SEE a 1 \mug/ml y adheridas sobre cubreobjetos recubiertos de fibronectina. A continuación, se añadieron células J77 transfectadas con HDAC6 y se filmaron imágenes a intervalos de 30 segundos. Las células Raji se marcaron con la sonda azul CMAC. Cada punto muestra la imagen de contraste de fases superpuesta a la imagen fluorescente de HDAC6-GFP. El tiempo transcurrido desde el contacto inicial en minutos se indica en la esquina superior izquierda de cada imagen. Los asteriscos señalan las células Raji.
Figura 5
La sobreexpresión de HDAC6 desorganiza el agrupamiento de CD3 en la región central de la sinapsis inmune
A) Las células J77 se transfectaron con GFP, HDAC6-GFP o su mutante inactivo y se incubaron con células Raji marcadas con SEE durante 30 min a 37ºC, tras lo cual se llevó a cabo una tinción de CD3\zeta. A la derecha se representan las proyecciones XZ correspondientes al área de contacto de cada conjugado. También se muestran las imágenes de contraste de fase superpuestas a la tinción de CD3\zeta y HDAC6-GFP. Los asteriscos indican la localización de las células presentadoras de antígeno en los conjugados celulares. B) El porcentaje de linfocitos de sangre periférica CD4+/V\beta8+ (PBLs) y células J77 transfectadas con GFP, HDAC6 o el mutante inactivo de HDAC6, tratadas o no con TSA, trapoxina B o butirato sódico que presentan acumulación de CD3 en el sitio de contacto con las células Raji. C) Las células J77 pretratadas con TSA (\boxempty), trapoxina B (\medcirc) o butirato sódico (\Delta) se pusieron en contacto con células Raji marcadas con SÉE a 1 \mug/ml y se analizó a distintos tiempos el agrupamiento de CD3. Se muestra un experimento representativo de tres.
Figura 6
La sobreexpresión de HDAC6 desorganiza LFA-1 en el anillo periférico de la sinapsis inmune
Las células Raji marcadas con SEE se incubaron durante 30 min a 37ºC con células J77 transfectadas con HDAC6-GFP o su mutante inactivo. A continuación, las células se tiñeron para LFA-1 y se analizaron por microscopía confocal. Se muestran secciones confocales y reconstrucciones tridimensionales representativas de conjugados entre células T y células presentadoras de antígeno en los cuales las células J77 sobreexpresaban HDAC6-GFP (panel superior) o su mutante inactivo (panel inferior). Se analizaron veinte conjugados celulares correspondientes a tres experimentos independientes de cada transfectante. LFA-1 se detectó en el anillo periférico de 9 (GFP), 2 (HDAC6-GFP), y 11 (H216A/H611 A-GFP) células. A la derecha se muestran las proyecciones XZ correspondientes a la zona de unión de cada transfectante con la célula presentadora de antígeno. También se muestra la imagen de contraste de fase superpuesta a la tinción de LFA-1 en células transfectadas con HDAC6-GFP o su mutante inactivo. Los asteriscos señalan las células presentadoras de antígeno.
Figura 7
Papel funcional de HDAC6 en la translocación del centro organizador de microtúbulos y la activación de la célula T
A) Las células J77 transfectadas con HDAC6 o el mutante inactivo de HDAC6 se incubaron con células Raji pulsadas con SEE a 37ºC durante 30 min. A continuación, las células se fijaron, permeabilizaron y se tiñeron para tubulina. Se muestran imágenes rrepresentativas de conjugados celulares que expresan HDAC6-GFP en ausencia y presencia de TSA 3 \muM (paneles superior y medio respectivamente) y de células que expresan el mutante inactivo de HDAC6. También se muestran las imágenes de contraste de fase superpuestas a la tinción de HDAC6 y tubulina. B) Las células Raji pulsadas con SEE se pusieron en contacto con linfocitos de sangre periférica CD4+/V\beta8+ en presencia o ausencia de TSA, trapoxina B o butirato sódico y la reorientación del centro organizador de microtúbulos se registró por visualización directa de las células T con el centro organizador de microtúbulos en estrecha proximidad a la membrana plasmática entre el núcleo y el sitio de contacto con la célula Raji. Los datos corresponden a la media aritmética \pm el error standard de cuatro experimentos independientes. Se contaron al menos 200 conjugados por experimento. C) Células J77 fueron pretratadas con TSA (\boxempty), trapoxina B (\medcirc) o butirato sódico (\Delta) y puestas en contacto con células Raji pulsadas con SEE. La translocación del centro organizador de microtúbulos se determinó a distintos tiempos. Se muestra un experimento representativo de tres. D) Se determinó la concentración de IL-2 en el sobrenadante de conjugados entre células Raji y células J77 transfectadas establemente con GFP, HDAC6-GFP o su mutante inactivo en presencia (+SEE) o ausencia (-SEE) de 0.5 \mug/ml de SEE. Los resultados muestran la media aritmética \pm la desviación típica de la producción de IL-2 en pg/ml correspondientes a tres experimentos independientes. E) Como en D, se determinó el número de células positivas para CD69 entre las células J77 V\beta8 positivas en conjugados. Los resultados se expresan como la media aritmética \pm la desviación standard del porcentaje de células CD69+ en la subpoblación V\beta8+ de tres experimentos independientes.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invención y no deben ser considerados como limitativos del alcance de la misma.
Ejemplo 1 Los microtúbulos resultan acetilados en el sitio de contacto de las células T con las células presentadoras de antígeno
Los conjugados celulares entre células T y células presentadoras de antígeno en presencia de superantígeno enterotóxico de Staphylococcus presentaban una concentración de microtubulos acetilados en la zona de contacto con la célula presentadora de antígeno (Fig. 1A). La cantidad de microtúbulos acetilados era mayor en conjugados específicos de superantígeno que en conjugados entre células del mismo tipo o conjugados celulares establecidos en ausencia de superantígeno E (Fig. 1A). Además, los microtúbulos acetilados de las células T se encontraban rodeando los marcadores típicos central y periférico de la sinapsis inmune como son CD3 y la molécula de adhesión LFA-1 respectivamente (Fig. 1B).
Ejemplo 2 La acetilación de los microtúbulos aumenta por la presencia de superantígeno en conjugados entre células T y células presentadoras de antígeno
El análisis por inmunoblot mostraba que los niveles de acetilación de tubulina aumentaban significativamente en los conjugados entre células T y células presentadoras en presencia de superantígeno E pero no de superantígeno B (Fig. 2A).
Para confirmar que el aumento en la acetilación de los microtúbulos tenía lugar en las células T, se examinó el efecto que tenía sobre la acetilación de los microtúbulos el entrecruzamiento de CD3 mediante anticuerpos monoclonales dirigidos hacia esta molécula. Los niveles basales de acetilación de tubulina en las células T aumentaban por el tratamiento con dichos anticuerpos (Fig. 2B). Por el contrario, los niveles de acetilación de tubulina no se modificaban en presencia de anticuerpos anti-CD4, anti-ICAM-3 u otras inmunoglobulinas irrelevantes (Fig. 2B). Se determinó la cinética de acetilación de tubulina durante la formación de sinapsis inmunes entre células T y células presentadoras de antígeno en presencia de superantígeno E. A tiempos tempranos (2-5 min) se observaba una desacetilación transitoria de tubulina, recuperando los niveles basales a los 15 primeros minutos. A partir de este momento, la acetilación de tubulina aumentaba progresivamente alcanzado un nivel máximo tras dos horas de estimulación (Fig. 2C). Por el contrario, los niveles de acetilación no variaban en presencia de superantígeno B (Fig. 2C). Estos datos mostraban claramente que durante la acetilación de tubulina mediada por superantígeno podían distinguirse dos fases. La cinética de desacetilación de tubulina coincidía claramente con la de fosforilación en tirosina de la cadena de \zeta CD3 (Rozdzial, M.M., Malissen, B., and Finkel, T.H. (1995). Tyrosine-phosphorylated T cell receptor zeta chain associates with the actin cytoskeleton upon activation of mature T lymphocytes. Immunity 3, 623-633) desencadenada por la unión del superantígeno E al receptor de la célula T (Fig. 2C).
Ejemplo 3 La acetilación de los microtúbulos en la célula T debida al antígeno está regulada por HDAC6
Mediante ensayos de doble inmunofluorescencia se observó que HDAC6 se localizaba en el citoplasma de células Jurkat o linfocitos CD4+ de sangre periférica conjugados con células Raji marcadas con superantígeno E. HDAC6 co-localizaba parcialmente con los microtúbulos acetilados de ambos tipos celulares, concentrándose en el sitio de contacto con la célula presentadora de antígeno (Fig. 3A). Por el contrario, HDAC6 se localizaba de forma dispersa en conjugados entre células T y presentadoras en ausencia de superantígeno E (Fig. 3A). Para determinar si la actividad desacetiladora de tubulina tenía lugar en el sitio de contacto entre la célula T y la célula presentadora, se detectó la acetilación de tubulina en presencia de TSA, un inhibidor específico de la actividad desacetilasa de tubulina de HDAC6, butirato sódico y trapoxina B, dos potentes inhibidores de la actividad histona desacetilasa incapaces de inactivar HDAC6 (Hubbert, C., Guardiola, A., Shao, R., Kawaguchi, Y., Ito, A., Nixon, A., Yoshida, M., Wang, X., and Yao, T. (2002). HDAC6 is a microtubule-associated deacetylase. Nature 417, 455-458; Furumai, R., Komatsu, Y., Nishino, N., Khochbin, S., and Yoshida, M. (2001). Potent histone deacetylase inhibitors built from trichostatin A and cyclic tetrapeptide antibiotics including trapoxin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 87-92). Los linfocitos T CD4+ y las células J77 pretratadas con TSA mostraban una fuerte tinción de tubulina acetilada en el sitio de contacto con las células presentadoras de antígeno. Sin embargo, la tinción era débil tanto en células sin tratar como en células tratadas con butirato o con trapoxinaB (Fig. 3B y datos no mostrados), indicando que HDAC6 se encontraba activa en esa localización celular.
Para analizar más en detalle el papel de HDAC6 en conjugados celulares específicos de superantígeno, se generaron proteínas de fusión de HDAC6 acopladas a la proteína fluorescente verde (GFP) por el extremo carboxilo (HDAC6-GFP) y también se generó otra construcción GFP de un mutante inactivo de la proteína HDAC6 cuyas histidinas en posición 216 y 611 fueron cambiadas por alaninas (H216A/H611A-GFP) (proteína de SEQ ID NO. 2, con las modificaciones de las histidinas en posición 216 y 611) (Fig. 3C). Estas proteínas se expresaron de forma transitoria en el clon J77 de las células Jurkat, las cuales mostraban una moderada expresión de HDAC6 endógena. Por citometría de flujo se determinaron los niveles de acetilación de tubulina en presencia de TSA o butirato sódico. Se encontró que la acetilación de tubulina en las células aumentaba por la acción de la TSA (Fig. 3D). Sin embargo, las células que expresaban HDAC6-GFP presentaba niveles de tubulina más bajos que las células transfectadas con el mutante inactivo o GFP (Fig. 3D). Por otra parte, cuando las células J77 que expresaban HDAC6-GFP se ponían en contacto con células Raji en presencia de superantígeno E, HDAC6 se encontraba excluido del núcleo y concentrado en el área de contacto de la célula T con la célula presentadora de antígeno. Este área de contacto presentaba menor cantidad de microtúbulos acetilados en células que expresaban HDAC6-GFP que en células sin transfectar (Fig. 3E, puntas de flecha del panel superior). En el caso de las células que expresaban el mutante inactivo de HDAC6, la acetilación de tubulina no disminuía en el sitio de contacto a pesar de observarse una localización similar para HDAC6-GFP o su forma deficiente en actividad tubulina desacetilasa (Fig. 3E, puntas de flecha, panel inferior). En su conjunto estos resultados demuestran que HDAC6 se polariza hacia la zona de contacto con la célula presentadora de antígeno donde tiene lugar su actividad enzimática.
Ejemplo 4 Durante la formación de conjugados entre células T y células presentadoras de antígeno, HDAC6 se redistribuye desde la zona central hacia la zona periférica del contacto intercelular y regula la organización de la sinapsis inmune
Para estudiar la localización de HDAC6 en el área de contacto de la célula T con la célula presentadora de antígeno, se llevó a cabo videomicroscopía de fluorescencia confocal de células T transfectadas con HDAC6-GFP y puestas en contacto con células presentadoras de antígeno en presencia de superantígeno E. Justo en el inicio del contacto, HDAC6-GFP se localizaba en las regiones de la membrana orientadas hacia la célula presentadora de antígeno concentrándose en la zona central del contacto celular (Fig. 4). Después de seis minutos de contacto, HDAC6-GFP se redistribuía hacia la periferia (Fig. 4). Finalmente, después de 11 min, HDAC6-GFP se excluía de la Logia central concentrándose en un anillo periférico similar al característico de la sinapsis inmunológica (Fig. 4). En el caso de analizar el mutante inactivo de HDAC6 se observó una localización similar, indicando que el posicionamiento de la enzima era independiente de su actividad enzimática.
La maduración de la sinapsis inmune se correlaciona con el agrupamiento de CD3 en una pequeña área central y LFA-1 en un anillo periférico (Monks, C.R., Friberg, B.A., Kupfer, H., Sciaky, N., and Kupfer, A. (1998). Three-dimensional seggregation of supramolecular activation clusters in T cells. Nature 395, 82-86; Grakoui, A., Bromley, S.K., Sumen, C., Davis, M.M., Shaw, A.S., Allen, P.M., and Dustin, M.L. (1999). The immunological synapse: a molecular machine controlling T cell activation. Science 285, 221-227). Para determinar si HDAC6 juega un papel en la organización de la sinapsis inmune, se determinó la localización de CD3 y LFA-1 en la sinapsis de células T transfectadas con HDAC6- GFP y formando conjugados con células presentadoras en presencia de superantígeno E. La presencia de HDAC6-GFP, pero no de su mutante inactivo, prevenía la agrupación de CD3 en la región central de la sinapsis inmune (Fig. 5A). Este efecto se revertía por el tratamiento con TSA pero no con butirato sódico o trapoxina B (Fig. 5A y B). Además, las células pretratadas con TSA siempre mostraban un ligero aumento en el agrupamiento de CD3 (Fig. 5B). El porcentaje de sinapsis maduras en células J77 transfectadas con HDAC6 era 2 veces menor que en células transfectadas con el mutante deficiente en desacetilación o que en linfocitos tratados con TSA y ni la trapoxina B, ni el butirato sódico lo modificaba de forma significativa (Fig. 5B). Finalmente, los estudios cinéticos de conjugados entre células T y células presentadoras de antígeno en presencia de superantígeno E mostraban que el pretratamiento con TSA de las células T aceleraba el agrupamiento de CD3 en la región central de la sinapsis inmune (Fig. 5C).
Por otra parte, la expresión exógena de HDAC6-GFP impedía la normal localización de LFA-1 en el anillo periférico de la sinapsis inmune (Fig. 6, panel superior), a pesar de que LFA-1 se concentraba en la zona de contacto de los conjugados celulares (dato no mostrado). LFA-1 estaba bien organizado en el anillo periférico de la sinapsis inmune de células tratadas con TSA o transfectadas con el mutante de HDAC6 deficiente en actividad desacetilasa (Fig. 6, panel inferior y datos no mostrados). Estos datos sugieren que HDAC6 regula la organización de CD3 y LFA-1 en la sinapsis inmune mediante la desacetilación de los microtúbulos que la rodean.
Ejemplo 5 Papel de HDAC6 en la translocación del centro organizador de microtúbulos y en la activación tardía de la célula T
Tras reconocer el antígeno, la célula T reorienta el centro organizador de microtúbulos (MTOC) hacia la célula presentadora de antígeno como consecuencia de la organización y maduración de la sinapsis inmune (Podack, E.R., and Kupfer, A. (1991). T-cell effector functions: mechanisms for delivery of cytotoxicity and help. Annu. Rev. Cell Biol. 7, 479-504; Sancho, D., Montoya, M.C., Monjas, A., Gordón-Alonso, M., Katagiri, T., Gil, D., Tejedor, R., Alarcón, B., and Sánchez-Madrid, F. (2002). TCR engagement induces proline-rich tyrosine kinase-2 (Pyk2) translocation to the T cell-APC interface independently of Pyk2 activity and in an immunoreceptor tyrosine-based activation motif-mediated fashion. J. Immunol. 169, 292-300). Por tanto, investigamos si HDAC6 jugaba algún papel en la translocación del MTOC. Las células transfectadas con HDAC6-GFP no reorientaban su MTOC hacia las células presentadoras de antígeno (Fig. 7A, y B), mientras el tratamiento con TSA, pero no con butirato sódico o trapoxina B, restauraban la translocación normal (Fig. 7A y B). Por otra parte, el mutante de HDAC6 deficiente en actividad desacetilasa no modificaba la reorientación del MTOC (Fig. 7A y B). El análisis cuantitativo de estos experimentos mostraba que el porcentaje de células con el MTOC translocado era la mitad en células transfectadas con HDAC6 que en células tratadas con TSA o transfectadas con el mutante de HDAC6 deficiente en actividad desacetilasa (Fig. 7B). En estos mismos experimentos, el tratamiento con butirato o trapoxina B no afectaba a la translocación del MTOC (Fig. 7B). Como se describió para el agrupamiento de CD3, el tratamiento con TSA aumenta la translocación del MTOC en linfocitos CD4+ de sangre periférica y la acelera en conjugados celulares entre células J77 y células Raji (Fig. 7 B y C). También se estudió el efecto de la sobreexpresión de HDAC6 en otros eventos de activación, concretamente en la producción de IL-2 y en la expresión del marcador de activación CD69 (Fig. 7 D y E). Después de 6 horas de la formación de conjugados en presencia de superantígeno E, la producción de IL-2 disminuía drásticamente en células transfectadas con HDAC6-GFP, mientras esta respuesta funcional no se veía afectada en las células que habían sido transfectadas con el mutante de HDAC6 deficiente en actividad desacetilasa (Fig. 7D). Por el contrario, la expresión de CD69 era estimulada por igual en todas las células estudiadas sin verse afectada por ningún tratamiento (Fig. 7E).
Estos datos demuestran que HDAC6 juega un papel dual en la reorientación del MTOC regulando la organización espacial de los receptores de membrana de la sinapsis inmune y controlando la reorganización de la red de microtúbulos que tiene lugar durante la formación de conjugados entre células T y células presentadoras de antígeno.
A continuación se describen en detalle los Materiales y Métodos utilizados para la realización de los ejemplos de la presente invención.
Materiales y métodos Anticuerpos, Células y Reactivos
Los anticuerpos anti-CD3 T3b, anti-LFA-1 TP1/40, anti-ICAM-3 TP1/24 y anti-CD4 HP2/6 han sido descritos previamente (Campanero, M.R., del Pozo, M.A., Arroyo, A.G., Sánchez-Mateos, P., Hernández, T., Craig, A., Pulido, R., and Sánchez-Madrid, F. (1993). ICAM-3 interacts with LFA-1 and regulates the LFA-1/ICAM-1 cell adhesion pathway. J. Cell Biol. 123: 1007-1016). El anticuerpo policlonal 488 fue cedido generosamente por el Dr. B. Alarcón (Centro de Biología Molecular, Madrid), y el anticuerpo policlonal de conejo purificado por afinidad anti-HDAC6 se adquirió a través de MBL (Watertown, MO). Los anticuerpos B-5-1-2 anti-tubulina-\alpha, 6-11B-1 anti-tubulina-\alpha acetilada y anti-vimentina así como el anticuerpo policlonal de conejo frente a IgGs de ratón se adquirió a través de Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO). El anticuerpo 290 anti-GFP procedía de Abcam (Cambridge, UK), y los anticuerpos anti-CD3 y anti-\alpha-tubulina marcados con FITC se adquirieron de Becton Dickinson (San José, CA) y Sigma, respectivamente.
Los linfocitos humanos CD4+ procedentes de sangre periférica se purificaron por selección negativa utilizando el Human T Cell CD4 Subset Column Kit (R&D systems, MN) siguiendo las instrucciones del fabricante. La línea celular T humana J77 y la línea celular linfoblásfoidé B Raji fueron cultivadas en medio RPMI 1640 (Gibco BRL, Gaithersburg, MD) suplementado con 10% FCS. SEE se adquirió de Toxin Technology (Saratosa, FL). SEB, fibronectina humana recombinante y poli-L-lisina (PLL) se obtuvieron de Sigma. Tricostatina A (TSA) y butirato sódico se obtuvieron de Calbiochem (San Diego, CA). Trapoxina B fue generosamente cedida por el Dr. M. Yoshida (Chemical Genetics Laboratory RIKEN, Saitama, Japan). El fragmento de fibronectina de 80 kD (FN80) fue generosamente cedido por la Dr. A. García-Pardo (CIB, Madrid). La sonda fluorescente derivado clorometílico de aminocumarina (CMAC) procedía de Molecular Probes (Eugene, OR).
Análisis de inmunofluorescencia, inmunoprecipitación e inmunoblot
Las células Raji se marcaron con la sonda fluorescente CMAC, se incubaron durante 15 min en presencia o ausencia de 1\mug/ml de SEE o SEB, y entonces se pusieron en contacto con el mismo número de células J77 transfectadas con HDAC6-GFP (2x10^{5} células). A continuación, las células se centrifugaron a baja velocidad, y se incubaron durante 15 min a 37ºC. Los conjugados celulares se resuspendieron suavemente, se plaquearon sobre portaobjetos recubiertos de PLL (80 \mul/cristal), y puestos durante 15 min más a 37ºC en el incubador de células. Las células se fijaron y se permeabilizaron durante 5 min en PBS conteniendo formaldehído 2%-Tritón X-100 0.5%, y se tiñeron para tubulina-\alpha, tubulina-\alpha acetilada, CD3, LFA-1 o HDAC6 utilizando los anticuerpos primarios apropiados y anticuerpos secundarios marcados con Alexa 488 o rodamina red X (Molecular Probes). Los conjugados celulares se visualizaron utilizando un microscopio Leica DMR (Leica, Heidelberg, Germany) con objetivos de inmersión 100 X y un microscopio confocal Leica TCS-SP. Las secciones confocales se distanciaron 0.2 \mum en el eje z. Además, se llevo a cabo un análisis cuantitativo de conjugados que contenían células J77 con CD3 agrupado en la región central del contacto intercelular en más de 200 conjugados correspondientes a tres experimentos independientes. La inmunoprecipitación se llevó a cabo de forma similar a como se describió previamente (Sancho, D., Montoya, M.C., Monjas, A., Gordón-Alonso, M., Katagiri, T., Gil, D., Tejedor, R., Alarcón, B., and Sánchez-Madrid, F. (2002). TCR engagement induces proline-rich tyrosine kinase-2 (Pyk2) translocation to the T cell-APC interface independently of Pyk2 activity and in an immunoreceptor tyrosine-based activation motif-mediated fashion. J. Immunol. 169, 292-300). Para los experimentos de inmunoblot, 4.5x10^{6} células J77 se pusieron en contacto con 1.5x10^{6} células Raji en presencia o ausencia de SEE o SEB en un volumen de 500 \mul durante idéntico tiempo bajo continua rotación. A continuación las células se lavaron una vez en PBS, se resuspendieron en 60 \mul de tampón MES (10 mM de MES a pH 7.4, 150 mM NaCl, 5 mM EGTA, 5 mM MgCl_{2}) en presencia de un cóctel de inhibidores de proteasas (Roche, Manheim, Alemania), se sonicaron dos veces a 4ºC durante 30 sec y se hirvieron durante 5 min a 100ºC en tampón de Laemmli que contenía \beta-mercaptoetanol al 5% o Iodo-acetamida. A continuación los lisados celulares se centrifugaron a 10.000 x g durante 20 min y los sobrenadantes se analizaron mediante SDS-PAGE e inmunoblot utilizando anticuerpos anti-tubulina-\alpha y anti-tubulina-\alpha acetilada tal como ha sido descrito anteriormente (Pipemo, G., and Fuller, M.T. (1985). Monoclonal antibody specific for an acetylated form of \alpha-tubulin recognizes the antigen in cilia and flagella from a variety of organisms. J. Cell Biol. 101, 2085-2094).
Construcciones recombinantes de DNA y transfección de células
Para la expresión de HDAC6-GFP, se generó por PCR una construcción de HDAC6 carente del codón de terminación utilizando como molde el cDNA de HDAC6 (Grozinger et al., 1998) (SEQ ID NO. 1) y los oligonucleótidos 5' [CGGCGTCGAC GATGACCTCAACCGGC] (SEQ ID NO. 3) y 3' [CGGCCACCGGTGGGTGTGGGTGGGG
CATATCCTCCCC] (SEQ ID NO. 4). Una vez digerido con SalI y AgeI, el producto resultante de la amplificación se subclonó en el plásmido pEGFP-N1 (Clontech, Palo Alto, CA). La construcción que codificaba para el doble mutante inactivo de HDAC6 H216A/H611A se generó utilizando el kit de mutagenésis dirigida QuickchangeTM (Stratagene, La Jolla, CA) siguiendo las instrucciones del fabricante. La substitución del codon CAC por GCC se verificó secuenciando la secuencia de nucleótidos que codifica para los dominios HDAC6. Las células J77 se transfectaron transitoriamente por electroporación, básicamente como se ha descrito previamente (Lowin-Kropf, B., Shapiro, V. S., and Weiss, A. (1998). Cytoskeletal polarization of T cells is regulated by an immunoreceptor tyrosine-based activation motif-dependent mechanism. J. Cell Biol. 140: 861-871). Las células viables tras 24 horas después de ser transfect das, se aislaron por centrifugación en un gradiente de Ficoll y se pusieron en contacto con células Raji para llevar a cabo estudios funcionales.
Medición de la actividad desacetilasa
Para determinar los niveles de acetilación de tubulina en las células J77 transfectadas con HDAC6, estas (2x10^{6} células/ml) fueron fijadas y permeabilizadas durante 5 min en PBS que contenía paraformaldehido al 1% y saponina al 0.03%. A continuación, las células se tiñeron utilizando el anticuerpo anti-tubulina-\alpha acetilada 6-11B-1 y un anticuerpo de cabra anti-ratón marcado con APC (PharMingen, Becton Dickinson). La adquisición de datos y el posterior análisis se llevó a cabo en un citómetro FACsCalibur utilizando el software Cellquest (Becton Dickinson).
Microscopía confocal en tiempo real
Los cubreobjetos recubiertos de conjugados celulares fueron montados sobre cámaras abiertas de Attofluor (Molecular Probes. Eugene, OR) y situadas sobre la platina del microscopio. Las células fueron mantenidas a 37ºC en una atmósfera de CO_{2} al 5% utilizando un sistema de incubación (La-con (GBr) Pe-con (GMBH)). Las imágenes confocales fueron adquiridas utilizando un microscopio confocal TCS-SP de Leica (Leica Microsystems, Heidelberg, Alemania). Cada 30 segundos se obtuvieron series de imágenes de fluorescencia y de contraste de interferencia diferencial de células J77 transfectadas con HDAC6 y contactando desde el inicio con células Raji pulsadas con SEE. Se necesitaron seis secciones confocales para capturar toda la señal de fluorescencia. Las secciones ortogonales de la señal de fluorescencia verde correspondiente a HDAC6-GFP se superpusieron a las correspondientes imágenes de contraste de fase.
Ensayos de translocación del centro organizador de microtúbulos
Una relación 1:1 de células Raji y células T transfectadas con HDAC6 fueron puestas en contacto durante 15 min a 37ºC en medio RPMI. A continuación, los conjugados celulares se resuspendieron suavemente y se plaquearon sobre cubreobjetos recubiertos de PLL durante 15 min más tal como se describió previamente (Sancho et al., 2002). A continuación, los conjugados celulares se fijaron, permeabilizaron y tiñeron para tubulina-\alpha con el fin de visualizarse por microscopía de inmunofluorescencia. Se consideró que había tenido lugar la reorientación del MTOC cuando este se encontraba en estrecha proximidad con la membrana plasmática de la célula T, entre el núcleo celular y el área de contacto con la célula presentadora de antígeno. En cada experimento se contaron al menos 200 conjugados celulares.
Análisis de la activación dependiente de antígeno
La línea celular J77 y los transfectantes estables derivados de ella que expresaban GFP, HDAC6-GFP y H216A/
H611 A-GFP fueron puestos en contacto con células Raji a 37ºC durante 6 horas en presencia o ausencia de SEE (0.5 \mug/ml). A continuación, se determinó la producción de IL-2 en los sobrenadantes y la expresión de CD69 en las células T. Para distinguir las células J77 positivas para V\beta8 de las células B Raji las células fueron teñidas doblemente utilizando un anticuerpo anti CD69 PE (Leu23, Becton Dickinson) y un anticuerpo anti-V\beta8 biotinilado (Becton Dickinson-PharMingen) más Estreptavidina-APC. Para determinar la concentración de IL-2 se utilizó el kit IL-2 Eli-pair (Diaclone, Besancon, Francia) siguiendo las instrucciones del fabricante.
<110> UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID
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<120> USO DE LOS COMPUESTOS REGULADORES DE LA ACTIVIDAD TUBULINA DESACETILASA DE HDAC6 EN LA ELABORACIÓN DE COMPOSICIONES FARMACÉUTICAS, PROCEDIMIENTO DE IDENTIFICACIÓN DE DICHOS COMPUESTOS REGULADORES, DICHAS COMPOSICIONES FARMACÉUTICAS Y SUS APLICACIONES
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<130> HDAC6
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<160> 4
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<170> PatentIn version 3.1
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<210> 1
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<211> 3648
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<212> DNA
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<213> Homo sapiens
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<220>
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<221> CDS
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<222> (1)..(3648)
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<223> Secuencia codificante de HDAC6
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<400> 1
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<210> 2
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<211> 1215
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<212> PRT
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<213> Homo sapiens
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<400> 2
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9
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<210> 3
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<211> 26
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<212> DNA
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Oligo HDAC6 5'
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<400> 3
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cggcgtcgac gatgacctca accggc
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<212> DNA
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Oligo HDAC6
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<400> 4
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cggccaccgg tgggtgtggg tggggcatat cctcccc
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37
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Claims (4)

1. Procedimiento de identificación y evaluación de la actividad de compuestos reguladores de la proteína HDAC6 sobre la activación de linfocitos T caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
i)
contacto de linfocitos T, preferentemente humanos, con el potencial compuesto objeto de este procedimiento, e incubación en las condiciones adecuadas,
ii)
determinación de un parámetro indicativo de los niveles de acetilación de la tubulina de los linfocitos T de i) o de cualquier otro relacionado con el proceso de activación de los linfocitos T en el que participe la proteína HDAC6, e
iii)
identificación de un compuesto inhibidor o agonista de la actividad de la proteína HDAC6 cuando se observa un incremento de la acetilación de la tubulina y/o un parámetro indicativo de la activación de linfocitos T o cuando se observa una disminución de la acetilación de la tubulina y/o un parámetro indicativo de la inactivación de linfocitos T, respectivamente.
2. Procedimiento de identificación de potenciales inhibidores según la reivindicación 1 caracterizado porque los linfocitos T del punto i) pueden ser estimulados o preparados mediante procedimientos, entre otros, los pertenecientes al siguiente grupo: la estimulación con células presentadoras de antígeno (por ejemplo, células Raji) más SEE y transformación de los cultivos celulares de linfocitos T con una construcción genética que permita la expresión del gen HDAC6, y que permiten una mejor evaluación del efecto de dichos potenciales compuestos inhibidores.
3. Procedimiento de identificación de compuestos según la reivindicación 1 caracterizado porque la determinación de los niveles de acetilación de la tubulina de ii) se realiza mediante técnicas de inmunoblot o western blot con anticuerpos adecuados.
4. Procedimiento de identificación de compuestos según la reivindicación 1 caracterizado porque la determinación de un parámetro relacionado con el proceso de activación de los linfocitos T de ii) se realiza, entre otras posibles, mediante una técnica perteneciente al siguiente grupo:
i)
determinación del agrupamiento o concentración de CD3 en la sinapsis inmune (c-SMAC),
ii)
determinación de la desorganización de LAF-1 en el anillo periférico de la sinapsis inmune,
iii)
determinación de la translocación del centro organizador de microtúbulos (MTOC), y
determinación de la secreción de IL-2 y de la expresión de CD69.
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