PE-22-28 · del propéptido de la sortilina al bloqueo de TREK-1

La historia de la PE-22-28 cruza tres temas que normalmente se estudian por separado: el tráfico intracelular de proteínas, la electrofisiología de los canales de potasio y la farmacología conductual. Para entender por qué un fragmento de siete aminoácidos despertó interés como herramienta experimental, hay que empezar por un canal iónico poco conocido fuera de los laboratorios de neurofisiología.

Un canal que regula la excitabilidad de fondo

Los canales de potasio de dos dominios de poro (familia K2P) producen corrientes de fuga que mantienen el potencial de reposo de la membrana. TREK-1, codificado por el gen KCNK2, es uno de sus miembros mejor caracterizados. Se abre por estiramiento de la membrana, por calor, por acidificación intracelular y por ácidos grasos como el araquidónico, y se cierra por fosforilación a través de proteína cinasa A y C. Algunos anestésicos volátiles lo activan, y la fluoxetina lo inhibe a concentraciones micromolares.

En 2006, Heurteaux y colaboradores publicaron en Nature Neuroscience que los ratones sin TREK-1 se comportaban como si hubieran recibido antidepresivos de forma crónica: menos inmovilidad en el nado forzado, mayor resistencia al estrés y aumento de la transmisión serotoninérgica. Ese hallazgo convirtió a TREK-1 en una diana candidata para nuevas clases de antidepresivos, pero faltaba un inhibidor selectivo y potente.

De la sortilina a la espadina

La sortilina es un receptor de la familia Vps10p que participa en la clasificación de proteínas entre el aparato de Golgi, los endosomas y la membrana. Se sintetiza como precursor con un propéptido de 44 aminoácidos que se elimina por convertasas de tipo furina. Ese propéptido, llamado PE, no se degrada de inmediato: se secreta y puede detectarse en suero.

El grupo de Jean Mazella mostró por coinmunoprecipitación que la sortilina (también llamada NTSR3) se asocia con TREK-1 en neuronas corticales. Del propéptido derivaron un segmento de 17 residuos, las posiciones 12 a 28, al que llamaron espadina. En PLoS Biology (2010) reportaron que se unía a TREK-1 con afinidad cercana a 10 nM, que bloqueaba la corriente del canal en neuronas piramidales del hipocampo y que aumentaba la frecuencia de disparo de las neuronas serotoninérgicas del rafe dorsal. Un esquema intravenoso de cuatro días en ratón bastó para observar cambios conductuales y de neurogénesis que con inhibidores de la recaptura de serotonina suelen requerir semanas.

Acortar para ganar potencia y estabilidad

La espadina tenía un inconveniente práctico: su actividad in vivo desaparecía unas siete horas después de administrarla. En 2017, Djillani y colaboradores publicaron en Frontiers in Pharmacology una serie de análogos acortados. A partir de los productos de degradación de la espadina en sangre diseñaron fragmentos más cortos y los evaluaron por electrofisiología en células HEK293 que expresaban TREK-1 humano. El fragmento que abarca las posiciones 22 a 28 del propéptido, GVSWGLR, fue el de mejor perfil: IC50 de alrededor de 0.12 nM frente a 40–60 nM de la espadina en las mismas condiciones, y una duración de acción en ratón de hasta 23 horas en lugar de siete.

Desde el punto de vista estructura-actividad, el resultado sugiere que el núcleo hidrofóbico Val-Ser-Trp y la arginina terminal concentran la interacción con el canal. Los mismos autores observaron que algunas modificaciones de los extremos N o C mantenían la inhibición del canal y otras la anulaban, sin cambiar la afinidad de unión. Esa disociación entre unión y efecto funcional es una de las pistas más interesantes para entender cómo actúa el péptido.

Farmacología molecular

El mecanismo exacto de la inhibición no está resuelto a nivel atómico: no se ha publicado una estructura del complejo entre el canal y estos péptidos que permita ubicar el sitio de unión. Lo que sí se sabe es que el efecto es medible por patch-clamp como reducción de la corriente de TREK-1, y que la interacción física entre la sortilina y el canal sugiere un papel regulador del propéptido en condiciones fisiológicas.

En la hoja técnica de Cayman Chemical, el fabricante reporta selectividad de la PE-22-28 frente a TREK-2, TRAAK, TRESK y TASK-1 a 100 nM, dato relevante porque TREK-2 y TRAAK comparten alta homología estructural con TREK-1.

Evidencia preclínica

En el trabajo de 2017, la PE-22-28 se evaluó en ratones con pruebas de conducta como el nado forzado y la alimentación suprimida por novedad; la hoja técnica de Cayman Chemical menciona además la indefensión aprendida de Porsolt. Se describieron cambios en la dirección esperada para un compuesto con perfil antidepresivo. A nivel celular, los autores reportaron inducción de neurogénesis tras cuatro días y, en neuronas corticales de ratón en cultivo, aumento de la proteína postsináptica PSD-95, interpretado como signo de sinaptogénesis.

Un punto de interés para quien diseña estudios es la rapidez: los efectos se observaron tras unos días de administración, frente a las semanas que requieren los inhibidores selectivos de la recaptura de serotonina en los mismos modelos. La revisión de Djillani y colaboradores en Pharmacology & Therapeutics (2019) resume las estrategias que se han probado para optimizar la espadina, entre ellas la versión retro-inversa, la ciclación y el acortamiento de la secuencia. Por otra parte, Qi y colaboradores (ACS Chemical Neuroscience, 2018) compararon bloqueadores de TREK-1 con fluoxetina en ratas sometidas a estrés crónico leve impredecible, un modelo distinto al de los estudios originales.

Evidencia clínica

No hay ensayos clínicos registrados ni publicados con PE-22-28 que conozcamos a la fecha de esta revisión. Cualquier afirmación sobre efectos en personas carece de respaldo experimental. La extrapolación desde el ratón es especialmente incierta en este caso porque los modelos de conducta depresiva tienen validez predictiva limitada.

Consideraciones analíticas

Un heptapéptido parece simple, pero tiene trampas propias:

• Identidad por masa. La masa monoisotópica teórica de C35H55N11O9 es de aproximadamente 773.4 Da. En ESI positivo se observan con facilidad el ion monoprotonado y el diprotonado, este último favorecido por la arginina.
• Oxidación del triptófano. Es la degradación más frecuente. Genera especies de +16 Da (hidroxitriptófano) y +32 Da (N-formilquinurenina). Se acelera con luz, peróxidos de algunos disolventes y metales traza.
• Secuencias de deleción. En síntesis en fase sólida, un acoplamiento incompleto produce heptapéptidos a los que les falta un residuo. Las deleciones de glicina son difíciles de separar porque cambian poco la hidrofobicidad.
• Contraión. Muchos lotes se purifican con ácido trifluoroacético. El TFA residual puede afectar ensayos celulares sensibles; para electrofisiología conviene conocer la forma salina indicada en el certificado.
• Racemización. La arginina C-terminal anclada a resina puede racemizarse en condiciones de acoplamiento agresivas; una columna quiral o la hidrólisis con derivatización permiten detectarlo.

Preguntas abiertas

• ¿Dónde se une exactamente la PE-22-28 a TREK-1 y por qué es tan selectiva frente a TREK-2 y TRAAK?
• ¿Se reproducen los efectos conductuales en laboratorios independientes y en otras cepas o especies?
• ¿Qué fracción del péptido cruza la barrera hematoencefálica y cuál es su vida media en tejido cerebral?
• ¿Hay consecuencias del bloqueo sostenido de TREK-1 en tejidos periféricos donde el canal también se expresa, como el músculo liso o el miocardio?
• ¿Puede la espadina endógena actuar como modulador fisiológico del estado de ánimo, y cómo se regula su liberación?

Referencias

1. Djillani A, Pietri M, Moreno S, Heurteaux C, Mazella J, Borsotto M. Shortened Spadin Analogs Display Better TREK-1 Inhibition, In Vivo Stability and Antidepressant Activity. Frontiers in Pharmacology, 2017. PubMed 28955242 · DOI
2. Mazella J, et al. Spadin, a sortilin-derived peptide, targeting rodent TREK-1 channels: a new concept in the antidepressant drug design. PLoS Biology, 2010. PubMed 20405001 · DOI
3. Heurteaux C, et al. Deletion of the background potassium channel TREK-1 results in a depression-resistant phenotype. Nature Neuroscience, 2006. PubMed 16906152 · DOI
4. Djillani A, et al. Fighting against depression with TREK-1 blockers: Past and future. A focus on spadin. Pharmacology & Therapeutics, 2019. PubMed 30291907 · DOI
5. Qi X, et al. Comparison of Therapeutic Effects of TREK1 Blockers and Fluoxetine on Chronic Unpredicted Mild Stress Sensitive Rats. ACS Chemical Neuroscience, 2018. PubMed 29952548

Los datos de identidad y la presentación de 10 mg están en la ficha de PE-22-28. Para consultar el certificado de su vial, entre al verificador de lotes.