Caracterização da interface dimérica de uma beta-glicosidase

• Processo: 21/03967-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Sandro Roberto Marana
• Beneficiário: Sandro Roberto Marana
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Elementos estruturais de proteínas Interação proteína-proteína beta-Glicosidases Dímeros
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: beta-glicosidases | Dímeros | estrutura quaternária | Proteinas | Estrutura de Proteínas

Resumo

Interações proteína-proteína são essenciais para montagem de "máquinas moleculares" e processos celulares, como rotas de sinalização, duplicação e transcrição do DNA, metabolismo entre outros. Enfim, trata-se de um tópico essencial no entendimento do funcionamento das células. Salienta-se que neste aspecto, um entendimento profundo do tema vai além da identificação das proteínas parceiras na formação de complexos, passando pela determinação das forças que os estabilizam e do mecanismo de sua formação, incluindo constantes de equilíbrio e velocidade. Embora as beta-glicosidases GH1 não sejam um modelo tradicional no estudo de interações proteína-proteína, estas enzimas reúnem uma série de características que as torna um bom modelo experimental para geração de conhecimento de aplicação mais ampla neste tema: a) formam oligômeros, sendo homodímeros a principal destas estruturas (58 % dos oligômeros formados); b) podem exibir diferença de atividade decorrente da oligomerização; c) têm atividade enzimática facilmente detectável com diversas opções de substratos sintéticos; d) têm grande número de estruturas cristalográficas disponível.A interface do homodímero da beta-glicosidase GH1 denominada Sfbgly (AF052729; PDB 5CG0) abrange 905 Å2 (5%) da área superficial de cada monômero, sendo em cada um deles composta por 30 resíduos, dos quais 63% são aptos a formarem interações guiadas pelo efeito hidrofóbico e 4 formam ligações de hidrogênio entre monômeros. A superfície da interface dimérica sugere que o "efeito hidrofóbico" seja importante para estabilização do dímero, ou melhor, o ganho de entropia na ligação entre superfícies apolares dos monômeros e consequente liberação das moléculas de água do contato com estas superfícies estabilizaria o dímero. Adicionalmente as diferenças observadas no percentual de área superficial retirada do contato com o solvente para cada resíduo interfacial sugerem variedade na sua importância relativa para ligação entre os monômeros. Por fim, a presença de 4 ligações de hidrogênio não pode ser ignorada, estabelecendo um interessante questionamento sobre a importância relativa destas ligações e do "efeito hidrofóbico" para estabilização do dímero. Assim, aparentemente há uma série de interações heterogeneamente distribuídas ao longo da interface do dímero de Sfbgly. Adicionalmente, sabe-se que a dimerização de Sfbgly ocorre através de um mecanismo de seleção de confôrmero e que os dímeros são mais ativos, o que sugere que a dimerização estabilizaria uma conformação mais ativa do monômero. Neste contexto seria interessante estabelecer a importância relativa dos resíduos interfaciais na formação do dímero de Sfbgly, avaliar aqueles que com a formação do dímero estabilizam mais significativamente a estrutura do monômero de Sfbgly na conformação mais ativa e desvendar a rota, ou seja, conjunto de resíduos em interação, que propagam os efeitos da dimerização da interface para o sítio ativo desta enzima. Em suma, há pontos ainda a serem entendidos no tocante à estabilização do dímero de Sfbgly e a relação da dimerização com a atividade catalítica desta enzima, os quais devidamente esclarecidos aprofundarão o conhecimento sobre as b-glicosidases GH1, além de se constituírem em contribuições importantes no campo das interações proteína-proteína. (AU)