Uma visão molecular da dinâmica entre os domínios de CALX-CBD12 a partir de simulações de dinâmica molecular, RDCs, e SAXS

• Processo: 21/10218-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Roberto Kopke Salinas
• Beneficiário: Roberto Kopke Salinas
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/19968-1 - Estudos estruturais acerca do trocador de Na+/Ca2+ (CALX) por espectroscopia de ressonância magnética nuclear em solução, AP.R
• Assunto(s): Simulação por computador Antiporters
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Antiporters | Dinamica de Proteinas | RMN de proteínas | Simulações Computacionais | Biofísica

Resumo

Trocadores Na+/Ca2+ (NCX) são transportadores ativos secundários que acoplam o transporte de Na+ com o transporte de Ca2+ na direção oposta. O trocador é um mecanismo de extrusão de Ca2+ essencial em células excitáveis. Ele consiste em um domínio transmembranar e uma grande alça intracelular, que contém dois domínios de ligação a Ca2+, CBD1 e CBD2. Os dois CBDs são módulos adjacentes e formam um sensor de Ca2+ de dois domínios, CBD12. A ligação de Ca2+ em CBD12 ativa o NCX, mas inibe o trocador Na+/Ca2+ de Drosophila, CALX. Estudos de espectroscopia de RMN e SAXS mostraram que as construções CALX-CBD12 e NCX-CBD12 apresentam alta flexibilidade entre os dois domínios na forma Apo, mas assumem uma orientação rígida no estado ligado a Ca2+. No entanto, informações detalhadas sobre o estado Apo ainda estão faltando. É notório que a caracterização estrutural de proteínas formadas por dois ou mais domínios conectados por segmentos flexíveis é desafiadora e requer a combinação de múltiplas informações ortogonais. Como uma tentativa de caracterizar o conjunto de conformações de CALX-CBD12 na forma Apo, nós combinamos simulações por dinâmica molecular (MD) com dados de RMN (1H-15N RDCs) e de espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS), para selecionar um conjunto de conformações que concorda com os dados experimentais. Esta abordagem integrada demonstrou que CALX-CBD12 visita preferencialmente conformações fechadas, enquanto o arranjo aberto que é característico da forma ligada a Ca2+ é visitado com menor frequência. Os resultados são consistentes com a visão de que a ligação de Ca2+ desloca o equilíbrio conformacional de CBD12 na direção de conformações estendidas, o que poderia ser uma etapa chave no mecanismo de regulação alostérica dos trocadores Na+/Ca2+. Esta estratégia, que combina MD com RMN e SAXS, é uma abordagem poderosa para selecionar conjuntos de conformações, a qual poderia ser aplicada a outros sistemas multi-domínio flexíveis. (AU)