Moduladores de IRS.

Un método para identificar una molécula pequeña para tratar o prevenir una enfermedad o un trastorno caracterizado por la señalización reducida o insuficiente mediante el sustrato del receptor de insulina 2 (IRS2) caracterizado por el hecho de que la enfermedad o el trastorno es diabetes,

resistencia a insulina, enfermedad metabólica, dislipidemia, obesidad, infertilidad femenina, o enfermedad de Alzheimer, que comprende

(a) proporcionar una célula de ensayo que produce IRS2 en exceso y muestra un aumento en la unión de una proteína de unión a IRS2 con IRS2, en relación con una célula de control que produce IRS2 a un nivel inferior, o no produce la proteína en absoluto, y que muestra una cantidad menor de unión de dicha proteína con IRS2;

(b) provocar que la molécula pequeña entre en contacto con la célula de ensayo intacta; y

(c) examinar la célula de ensayo con respecto a regulación positiva de una señal celular mediada por IRS2, identificando de este modo la molécula pequeña para el tratamiento o la prevención de la enfermedad o el trastorno

Moduladores de IRS

Campo de la invención Se describe en este documento un método general para la prevención, inducción de remisión a largo plazo, o incluso la cura de diversas enfermedades y trastornos metabólicos en seres humanos y animales, incluyendo diabetes de tipo 2, mediante la regulación de los niveles de IRS2/IRS1 y la función de señalización en células y tejidos en el cuerpo. IRS1 e IRS2 son parte de las rutas de señalización de insulina o de factor de crecimiento de tipo insulina, pero también median en algunas señales a través de otros factores de crecimiento y citocinas, incluyendo IFNγ, IL2, IL4, IL7, IL9, IL13 o IL15, hormona del crecimiento, prolactina o leptina. La actividad funcional de IRS1 o IRS2 también integra señales que surgen de las citocinas proinflamatorias, incluyendo TNFα, IL-6, IL1 β y factores relacionados. En general las citocinas proinflamatorias inhiben la señalización de IRS1/IRS2 lo que podría contribuir a síndromes de resistencia a insulina.

Antecedentes de la invención La diabetes mellitus es una enfermedad compleja y con peligro para la vida que se ha conocido durante más de 2000 años. Se produce en mamíferos tan diversos como monos, perros, ratas, ratones y seres humanos. El descubrimiento de la insulina y su purificación en 1921 para su uso en personas proporcionó un tratamiento parcial para la diabetes que aún se usa de manera generalizada en la actualidad. Los niveles de insulina se ajustan de forma ordinaria por el cuerpo en cada momento para mantener el nivel de azúcar en sangre dentro de un rango fisiológico estrecho. Las inyecciones de insulina periódicas, sin embargo, sólo pueden aproximarse al estado normal: ya que la respuesta celular a insulina también está en muchos casos reducida. En consecuencia, por estas y otras razones que se analizarán en detalle posteriormente, aún se producen complicaciones con peligro para la vida durante el tiempo de vida de pacientes diabéticos tratados, especialmente en el caso de diabetes tipo 2 (de aparición en adultos)

La diabetes surge de diversas causas, incluyendo detección de glucosa desregulada o secreción de insulina (diabetes de aparición en la madurez de los jóvenes; MODY) , destrucción de células β mediada por autoinmunidad (tipo 1) o compensación insuficiente de resistencia a insulina periférica (tipo 2) (Zimmet, P. et al., Nature 414:782787 (2001) ) . La diabetes de tipo 2 es la forma más prevalente de la enfermedad. Está estrechamente asociada con la obesidad, aparece habitualmente en la mediana edad, y afecta a 18, 2 millones de americanos. Es importante entender el mecanismo habitual que provoca resistencia a la insulina periférica e insuficiencia de células β.

La resistencia a la insulina periférica contribuye a la diabetes de tipo 2, pero la insuficiencia de células β es una característica esencial de todos los tipos de diabetes. Las células β con frecuencia no consiguen compensar la resistencia a la insulina, aparentemente porque la rama IRS-2 de la insulina y la cascada de señalización de IGF que median en la señalización de insulina en tejidos diana también es esencial para el crecimiento, función y supervivencia de las células β (Withers, D. J. et al., Nature 391:900-904 (1998) ) .

Debido a que la resistencia a insulina es una causa de desregulación metabólica y diabetes, el entendimiento su base molecular es un objetivo importante. Las mutaciones genéticas son fuentes obvias de resistencia a insulina para toda la vida, pero se asocian con trastornos metabólicos poco habituales y por lo tanto son difíciles de identificar en la población general. La inflamación está asociada con la resistencia a insulina y proporciona un marco para entender cómo la dieta, la tensión aguda o crónica, y la obesidad podrían provocar resistencia a insulina. En tejido adiposo también se producen citocinas proinflamatorias, incluyendo IL-6 y factor de necrosis tumoral α (TNFα) que se secretan de leucocitos durante la inflamación. El TNFα promueve la fosforilación de serina de proteínas IRS, que se correlaciona estrechamente con la resistencia a insulina. (Hotamisligil, G. S. et al., Science 259:87-91 (1999) ; Hotamisligil, G. S. et al., Science 271:665-668 (1996) ; Peraldi, P. et al., J. Biol. Chem. 271:13018-13022 (1996) ) . Aunque el TNFα regula diversas quinasas, la quinasa Jun NH2 terminal (JNK) es un efector prominente porque se une con IRS1 e IRS2 y fosforila restos de serina que inhiben la interacción entre IRS1 y el receptor de insulina. (Aguirre, V. et al., J. Biol. Chem. 277:1531-1537 (2002) ) . La anulación de Jnk1 en ratones obesos, o inhibición general de serina quinasas por altas dosis de salicilatos reduce la fosforilación de Ser de IRS1 e invierte la hiperglucemia, hiperinsulinemia, dislipidemia en roedores obesos sensibilizando las rutas de señalización de insulina. (Fruebis, J. et al., Proc. Natl. Acad Sci. U.S.A 98:2005-2010 (2001) ; Yuan, M. et al., Science 293:1673-1677 (2001) ) .

La degradación mediada por ubiquitina de proteínas IRS también promueve la resistencia a insulina (Figura 1) . La IL6 secretada de leucocitos y adipocitos aumenta la expresión de SOCS1 y SOCS3, conocidos por la capacidad para suprimir la señalización de citocinas. Otra función de SOCS1 y SOCS3 es reclutar una ubiquitina ligasa basada en elongina BC al complejo de proteína IRS para mediar en la ubiquitinación. Por lo tanto, la degradación mediada por ubiquitina de proteínas IRS podría ser un mecanismo general de resistencia a insulina inducida por citocinas que contribuye a la diabetes o insuficiencia de las células β. (Krebs, D.L. et al., Sci.STKE. 2003, E6 (2003) ) . Los enfoques genómicos modernos han revelado nuevas citocinas secretadas directamente de adipocitos que influyen

directamente en la homeostasis de nutrientes y la sensibilidad a insulina, incluyendo leptina, adiponectina, resistina y otros que revelarán nuevos mecanismos para modular la sensibilidad a insulina La actividad de proteína o lípido fosfatasas, incluyendo PTP1B, SHIP2 o pTEN modula la sensibilidad a insulina (Figura 1) . La alteración de cada uno de estos genes en ratones aumenta la sensibilidad a insulina, lo que sugiere que cada uno podría ser una diana para el diseño de inhibidores. PTP1B reside en el retículo endoplasmático donde desfosforila el receptor de insulina durante la internalización y reciclaje a la membrana plasmática (Haj, F.G. et al., Science 295:1708-1711 (2002) ) . Este mecanismo especializado parece limitar los efectos secundarios no deseados asociados con la inhibición de las fosfatasas, incluyendo crecimiento celular desregulado.

El receptor de insulina es el prototipo para una familia de proteínas de membrana integrales homólogas compuestas de un dominio de unión a insulina extracelular que controla la actividad de una tirosina quinasa intracelular. Un gen de 150 kb en el cromosoma 19 compuesto de 22 exones codifica el prorreceptor humano. Durante la traducción, dos prorreceptores homólogos forman un dímero unido por disulfuro que se glucosila y se escinde para formar un heterotetrámero de dos subunidades α extracelulares y dos unidades β trans-membrana. La insulina se une con las subunidades α yuxtapuestas facilitando la unión de ATP y la autofosforilación de tirosina de la subunidad β, lo que activa la quinasa y recluta sustratos celulares para iniciar la transducción de señal. La ruta de señalización de insulina completa como se conoce en la actualidad se resume en el mapa de conexiones STKE. (White, M., Insulin Signaling Pathway, Sci. STKE Connections Map, como se ha visto en noviembre de 2003, http://stke.sciencemag.org/cgi/cm/CMP_12069) .

La unión con insulina selectiva se complica por el corte y empalme alternativo específico de tejido que dirige la síntesis de dos isoformas de receptores de insulina (IRa e IRb) , y por ensamblaje postraduccional de híbridos entre estas isoformas y el receptor de IGF1 (IGF1R) homólogo. (Frasca, F. et al., Mol.Cell BioL 19:3278-3288 (1999) ) . IRb se une exclusivamente con insulina, mientras que IRa se une tanto con la insulina como con IGF2 con afinidades similares. El corte y empalme desregulado altera los patrones de crecimiento fetal y contribuye a formas poco comunes de resistencia a insulina en adultos (Frasca, 1989; Savkur, R. S. et al., Nat.Genet. 29:40-47 (2001) ) . Además, los receptores híbridos compuestos por un dímero αβ del IGF1R y el IRb se unen selectivamente con IGF1, mientras que los receptores híbridos compuestos por IGF1R e IRa se unen con IGF e insulina con afinidades similares (Figura 1) .

El primer miembro de la familia de proteínas de sustratos de receptor de insulina se descubrió en 1985, y las investigaciones... [Seguir leyendo]

1. Un método para identificar una molécula pequeña para tratar o prevenir una enfermedad o un trastorno caracterizado por la señalización reducida o insuficiente mediante el sustrato del receptor de insulina 2 (IRS2)

caracterizado por el hecho de que la enfermedad o el trastorno es diabetes, resistencia a insulina, enfermedad metabólica, dislipidemia, obesidad, infertilidad femenina, o enfermedad de Alzheimer, que comprende (a) proporcionar una célula de ensayo que produce IRS2 en exceso y muestra un aumento en la unión de una proteína de unión a IRS2 con IRS2, en relación con una célula de control que produce IRS2 a un nivel inferior, o 10 no produce la proteína en absoluto, y que muestra una cantidad menor de unión de dicha proteína con IRS2;

(b) provocar que la molécula pequeña entre en contacto con la célula de ensayo intacta; y

(c) examinar la célula de ensayo con respecto a regulación positiva de una señal celular mediada por IRS2, identificando de este modo la molécula pequeña para el tratamiento o la prevención de la enfermedad o el trastorno.

2. Un método para identificar una molécula pequeña para tratar o prevenir una enfermedad o un trastorno caracterizado por la señalización reducida o insuficiente mediante el sustrato de receptor de insulina 2 (IRS2) caracterizado por el hecho de que la enfermedad o el trastorno es diabetes, resistencia a insulina, enfermedad metabólica, dislipidemia, obesidad, infertilidad femenina o enfermedad de Alzheimer, que comprende:

(a) proporcionar una célula de ensayo que contiene un promotor de IRS2 unido operativamente con un gen indicador de modo que la expresión aumentada de la secuencia del promotor de IRS-2 usando una sustancia que se sabe que es capaz de regular positivamente el gen de IRS2 endógeno da como resultado un aumento de los niveles de proteína indicadora;

(b) provocar que dicha molécula pequeña entre en contacto con la célula de ensayo intacta; y (c) determinar si se ha producido un aumento en el nivel de proteínas indicadoras en la célula de ensayo, identificando de este modo la molécula pequeña para el tratamiento o la prevención de la enfermedad o el trastorno.