Nanoestructuras de ADN-péptido programables para la regulación multivalente de la señalización intracelular

La vía Wnt/{beta}-catenina está constitutivamente activa en la mayoría de los cánceres colorrectales y otros tipos de cáncer. La tanquirasa (TNKS) promueve la señalización de Wnt mediante la PARilación de AXIN, una subunidad de andamiaje limitante de la velocidad del complejo de destrucción de {beta}-catenina, y su inhibición es una estrategia validada para la disminución de la actividad de la vía. Los inhibidores de TNKS de molécula pequeña existentes que se dirigen al dominio catalítico PARP sufren efectos no deseados en toda la familia PARP. Aquí, presentamos un enfoque alternativo que se dirige a los dominios de unión al sustrato de TNKS utilizando un péptido de unión a TNKS (TBP) corto presentado de forma multivalente en nanoestructuras de ADN.

Es posible que esta estrategia sea necesaria para interrumpir eficazmente la función de objetivos como TNKS, que se sabe que forma ensamblajes de orden superior en la célula. Diseñamos nanoestructuras de ADN con dos geometrías distintas: un triángulo 2D (~100 nm) que muestra 27 copias de TBP y un tetraedro 3D compacto (~10 nm) que muestra 2 copias de TBP. Demostramos que ambas nanoestructuras se ensamblan de manera eficiente, se pueden funcionalizar con TBP con altos rendimientos y conservan la unión a la proteína TNKS in vitro. Las nanoestructuras de ADN se internalizan de manera eficiente en el citoplasma por las células HeLa Kyoto y las células de cáncer colorrectal, y la funcionalización con TBP mejora la captación en lugar de obstaculizarla.

En las células HeLa, tanto el triángulo-TBP como el tetraedro-TBP redujeron la señalización de Wnt en una medida similar a pesar de una diferencia de una magnitud en el número de copias de TBP, mientras que la misma concentración de TBP libre no tuvo ningún efecto. Este hallazgo probablemente refleja las dos funciones de las nanoestructuras de ADN: la administración intracelular y la presentación multivalente, de modo que las nanoestructuras más pequeñas internalizan el ligando TBP de manera más eficiente, pero tienen una valencia menor.

Estos resultados establecen las nanoestructuras de ADN como una plataforma modular y ajustable para la inhibición multivalente de objetivos intracelulares agrupados, como TNKS.