Targeting SMAD proteins for drug discovery: applications in cancer and rare diseases treatments

Abstract

Les proteïnes SMAD són els factors de transcripció involucrats en la transmissió de la informació de la cascada de senyalització cel·lular ‘Transforming Growth Factor Beta’ (TGF-β), que és essencial per la vida dels metazous. La unitat transcripcionalment activa d’aquesta via és un trímer format per una cadena de SMAD4 i dues R-SMADs com SMAD3, que interaccionen les unes a les altres mitjançant els seus dominis C-terminals coneguts com MH2.

Aquest treball presenta dos Nanobodies, el NbA1 i el NbA7, que reconeixen superfícies diferents però amb una regió en comú del MH2 de SMAD4.

Utilitzant el NbA7, hem determinat estructures de complexos SMAD3/SMAD4 on SMAD4 contenia variants associades a malalties, amb mutacions localitzades en una de les interfícies entre MH2s. Les substitucions estudiades són R496H, que s’ha seqüenciat en alguns tumors i està relacionada amb casos de Síndrome de poliposi juvenil, i les variants R496C i I500V, que causen el Síndrome de Myhre.

Las proteínas SMAD son los factores de transcripción involucrados en la transmisión de la información de la cascada de señalización celular 'Transforming Growth Factor Beta' (TGF-β), que es esencial para la vida de los metazoos. La unidad transcripcionalmente activa de esta vía es un trímero formado por una cadena de SMAD4 y dos R-SMADs como SMAD3, que interaccionan unas con otras mediante sus dominios C-terminales conocidos como MH2.

Este trabajo presenta dos Nanobodies, el NbA1 y el NbA7, que reconocen superficies distintas pero con una región común en el MH2 de SMAD4.

Usando el NbA7, hemos determinado estructuras de complejos SMAD3/SMAD4 en los que SMAD4 contenía variantes asociadas a enfermedades, con mutaciones localizadas en una de las interfaces entre MH2s. Las sustituciones estudiadas son R496H, que se ha secuenciado en algunos tumores y está relacionado con casos de Síndrome de poliposis juvenil, y las variantes R496C e I500V, que causan el Síndrome de Myhre.

SMAD proteins are the transcription factors involved in the transmission of Transforming Growth Factor Beta (TGF-β) signaling, a pathway essential for metazoan life. The transcriptionally active unit of this network is a trimer that comprises one SMAD4 and two R-SMAD chains (e.g. SMAD3), which bind to one another via their C-terminal MH2 domains.

This work presents two Nanobodies, NbA1 and NbA7, that recognize different but partially overlapping surfaces of the MH2 domain of SMAD4.

Using NbA7, we have determined structures of SMAD3/SMAD4 MH2 complexes in which SMAD4 contained disease-associated variants with the mutated residues located in one of the MH2/MH2 interfaces. The substitutions studied include R496H, sequenced in some tumors and in cases of Juvenile polyposis syndrome, and the Myhre syndrome causing variants R496C and I500V.