Suavizado

Smoothened es una proteína codificada en humanos por el gen SMO . Smoothened es un receptor acoplado a proteína G de clase Frizzled (clase F) ^{[ 5 ] [ 6 ]} que forma parte de la vía de señalización Hedgehog y se conserva desde las moscas hasta los humanos. Es la diana molecular del teratógeno natural ciclopamina ^{[ 7 ]} . También es la diana de vismodegib , el primer inhibidor de la vía Hedgehog aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) ^{[ 8 ]} .

Smoothened (Smo) es una proteína transmembrana clave que es un componente clave de la vía de señalización hedgehog , un sistema de comunicación célula-célula crítico para el desarrollo embrionario y la homeostasis del tejido adulto . ^{[ 9 ] [ 10 ]} Las mutaciones en las proteínas que transmiten señales Hh entre células causan defectos de nacimiento y cáncer . ^{[ 11 ]} La proteína que transporta la señal Hh a través de la membrana es la oncoproteína y receptor acoplado a proteína G (GPCR) Smoothened (Smo). Smo está regulado por un receptor transmembrana separado para ligandos Hh llamado Patched (Ptc). El propio Ptc es un supresor tumoral que mantiene la vía Hh inactiva al inhibir Smo. La señalización Hh excesiva que impulsa el cáncer de piel y cerebro humanos es causada con mayor frecuencia por mutaciones inactivadoras en Ptc o por mutaciones de ganancia de función en Smo. Si bien los agonistas y antagonistas directos de Smo , como SAG y vismodegib , pueden unirse a Smo y activarlo o inhibirlo, la forma en que Ptc inhibe Smo de manera endógena sigue siendo un misterio en este campo.

Actualmente, Smo es el objetivo e inhibido directamente por un fármaco de molécula pequeña, vismodegib, para el tratamiento del cáncer de células basales avanzado; sin embargo, la resistencia generalizada a este fármaco se ha convertido en un problema frecuente. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Encontrar otro método para atacar la actividad de Smo en cánceres impulsados ​​por Hh proporcionaría información valiosa para nuevas terapias. La identificación de estos sitios de respuesta a Ptc en Smo ayudará a resolver un misterio de larga data en la señalización de Hh y sugerirá nuevas estrategias terapéuticas para bloquear la actividad de Smo en cánceres impulsados ​​por Hh.

La localización celular juega un papel esencial en la función de SMO, que se ancla a la membrana celular como una proteína transmembrana de 7 pasos. La estimulación del receptor transmembrana patched de 12 pasos por el ligando sonic hedgehog conduce a la translocación de SMO al cilio primario en vertebrados en un proceso que implica la salida de patched del cilio primario, donde normalmente se localiza en su estado no estimulado. ^{[ 14 ]} El SMO de vertebrados que está mutado en el dominio requerido para la localización ciliar a menudo no puede contribuir a la activación de la vía hedgehog. ^{[ 15 ]} Por el contrario, SMO puede llegar a localizarse constitutivamente en el cilio primario y potencialmente activar la señalización de la vía constitutivamente como resultado de una mutación de triptófano a leucina en el dominio mencionado. ^{[ 16 ]} Se ha demostrado que SMO se mueve durante la estimulación patched desde la membrana plasmática cerca del cilio primario hasta la propia membrana ciliar a través de una vía de transporte lateral a lo largo de la membrana, en lugar de a través de un transporte dirigido por vesículas. Se sabe que la vía cAMP-PKA promueve el movimiento lateral de SMO y la transducción de señales hedgehog en general. ^{[ 17 ]} En invertebrados como Drosophila, SMO no se organiza en los cilios y, en cambio, generalmente se transloca a la membrana plasmática después de la unión de hedgehog a patched. ^{[ 18 ]}

Tras su localización celular, SMO debe activarse adicionalmente mediante un mecanismo distinto para estimular la transducción de señales Hedgehog, pero dicho mecanismo es desconocido. ^{[ 19 ]} Existe evidencia de la existencia de un ligando endógeno no identificado que se une a SMO y lo activa. Se cree que las mutaciones en SMO pueden imitar la conformación de SMO inducida por el ligando y activar la transducción de señales constitutiva. ^{[ 18 ]}

SMO desempeña un papel clave en la represión y activación transcripcional por el factor de transcripción de dedo de zinc Cubitus interruptus (Ci; conocido como Gli en vertebrados). Cuando la vía hedgehog está inactiva, un complejo de Fused (Fu), Suppressor of Fused (Sufu) y la proteína motora kinesina Costal-2 (Cos2) ancla Ci a los microtúbulos. En este complejo, Cos2 promueve la escisión proteolítica de Ci activando la hiperfosforilación de Ci y el posterior reclutamiento de la ubiquitina ligasa; el Ci escindido pasa a actuar como un represor de la transcripción activada por hedgehog. Sin embargo, cuando la señalización hedgehog está activa, Ci permanece intacto y actúa como un activador transcripcional de los mismos genes que su forma escindida suprime. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Se ha demostrado que SMO se une a Costal-2 y desempeña un papel en la localización del complejo Ci y la prevención de la escisión de Ci. ^{[ 22 ] [ 23 ]} Además, se sabe que el SMO de vertebrados contribuye a la activación de Gli como factor de transcripción a través de la asociación con estructuras ciliares como Evc2 , pero estos mecanismos no se comprenden completamente. ^{[ 18 ]}

Una hipótesis principal en el campo es que Patched regula Smoothened regulando el acceso al colesterol o una sustancia relacionada. ^{[ 24 ]} Se ha propuesto que el colesterol activa Smo, y posteriormente la señalización Hh, al entrar en el sitio activo a través de un "túnel de oxiesteroles" hidrofóbico, que puede adoptar conformaciones abiertas o cerradas para permitir la activación o inactivación de Smo, respectivamente, debido a la unión permitida de esteroles. ^{[ 25 ] [ 26 ]} Shh funcionaría inhibiendo Ptc, lo que aumentaría las concentraciones de colesterol accesibles y permitiría la activación de Smo y la transmisión de la señal Hh. ^{[ 27 ]} Una estructura cristalina reciente ha identificado dos sitios de unión de esteroles en Smo, pero aún no se ha determinado qué sitio es regulado endógenamente por Ptc. Los posibles sitios de regulación incluyen el dominio extracelular rico en cisteína (CRD) de Smo, así como un sitio profundo dentro del dominio transmembrana (TMD). ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

Debido a la abundancia de colesterol en la membrana plasmática (hasta un 50 % molar), también se ha propuesto que Ptc regula la actividad de Smo controlando la accesibilidad del colesterol específicamente dentro de la membrana de los cilios primarios , que contiene una reserva de colesterol accesible menos abundante y, por lo tanto, más fácilmente regulada. ^{[ 28 ] [ 31 ]}

Típicamente, tras la activación y liberación de la inhibición por Ptc, Smo se reubicará en los cilios primarios y Ptc se difundirá fuera de la membrana ciliar. ^{[ 32 ]} Tras la inactivación, Smo ya no se concentra en la membrana ciliar. Esta hipótesis está respaldada por métodos que pueden aumentar o agotar el pool de colesterol accesible, con un aumento o disminución subsiguiente en la señalización Hh. Se ha demostrado que este pool de colesterol accesible es distinto del pool general de colesterol de la membrana plasmática en cuanto a su disponibilidad para la interacción con proteínas y la captación celular. También se ha demostrado que la membrana ciliar contiene niveles más bajos de colesterol accesible debido al secuestro de colesterol por la esfingomielina . Además del papel del colesterol como agonista de la vía Hh, se ha demostrado que los niveles de colesterol dentro de la membrana ciliar aumentan rápidamente tras el tratamiento con Shh solo en presencia de Ptc, lo que sugiere aún más que la regulación del colesterol accesible por Ptc es el mecanismo detrás de la activación/inhibición de Smo. ^{[ 27 ]} Además, las simulaciones de dinámica molecular sugieren que vismodegib inhibe a Smo a través de un cambio conformacional que impide la unión del colesterol. ^{[ 33 ]} Esto sugiere la hipótesis de que Ptc funciona impidiendo el acceso de Smo al colesterol, y tras la inhibición de Ptc por Shh, Smo obtiene acceso al colesterol y posteriormente se activa, transmitiendo la señal Hh.

SMO puede funcionar como un oncogén . Las mutaciones activadoras de SMO pueden conducir a la activación desregulada de la vía Hedgehog y servir como mutaciones impulsoras para cánceres como el meduloblastoma , el carcinoma basocelular , el cáncer de páncreas y el cáncer de próstata . ^{[ 16 ] [ 34 ]} Por lo tanto, SMO es una diana atractiva para fármacos oncológicos, junto con los numerosos agonistas y antagonistas de la vía Hedgehog que se sabe que actúan directamente sobre SMO. ^{[ 16 ]}

Se sabe que el colesterol es crucial en la regulación de la vía Hedgehog en general, y las mutaciones congénitas en las vías de síntesis de colesterol pueden inactivar específicamente la SMO, lo que conduce a trastornos del desarrollo. ^{[ 35 ]} Por ejemplo, se sabe que el oxiesterol 20(S)-OHC activa la SMO de vertebrados al unirse al dominio rico en cisteína cerca de su región amino-terminal extracelular. En el contexto del cáncer, el 20(S)-OHC es el objetivo de un inhibidor de la unión de oxiesteroles propuesto como agente anticancerígeno. ^{[ 18 ]}

• Agonista suavizado (SAG)
• Purmorfamina
• Oxiesteroles, incluyendo 20(S)-OHC y 20(S)-ino

• Ciclopamina
• Itraconazol
• Vismodegib (Erivedge), un inhibidor del receptor Smoothened para el tratamiento del carcinoma basocelular , se está investigando para el tratamiento de otros tipos de cáncer.
• SANT-1
• Sonidegib
• Patidegib ^{[ 36 ]}
• Glasdegib
• Jervine

• "Receptores Frizzled: SMO" . Base de datos de receptores y canales iónicos de la IUPHAR . Unión Internacional de Farmacología Básica y Clínica. Archivado del original el 25 de febrero de 2015. Consultado el 25 de octubre de 2007 .
• SMO+proteína,+humana en los Encabezamientos de Materia Médica (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.