Mecanismo de ativação dos receptores IL7R mutantes de cisteína e do tipo selvagem

• Processo: 15/23611-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2017
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Humana e Médica
• Pesquisador responsável: José Andrés Yunes
• Beneficiário: Lívia Weijenborg Campos
• Supervisor: Andrew James Brooks
• Instituição Sede: Centro Infantil de Investigações Hematológicas Dr Domingos A Boldrini (CIB). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Queensland, Brisbane (UQ), Austrália
• Vinculado à bolsa: 12/07992-6 - Estudo do mecanismo de dimerização e sinalização do IL7Ra mutante, BP.DR
• Assunto(s): Biologia molecular Leucemia Dimerização Receptores de interleucina-7
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: autoativação | Il7R | Jak1 | Leucemia | mecanismo de dimerização | Pontes de dissulfeto | Biologia Molecular

Resumo

IL-7R é um receptor transmembrana que não possui atividade quinase. A transdução do sinal do IL-7R é dependente da proteína tirosina quinase associada JAK1 (Janus Kinase 1), ligada ao domínio intracelular do receptor. IL-7Ra forma um heterodímero com o receptor transmembrana, a cadeia gama, que traz JAK3 ancorada. A sinalização ocorre apenas na presença de IL-7, quando JAK1 e JAK3 transfosforilam uma à outra levando a ativação de STAT. Foi proposta a hipótese de que após a ligação da IL-7, as porções intracitoplasmáticas do receptor alfa e da cadeia gama se aproximam a uma distância de 30Å permitindo a transfosforilação de JAK1/JAK3 e a transdução de sinal. No entanto, o mecanismo de sinalização IL7R, ou seja, o movimento de alinhamento e interação entre IL-7Ra e a gama ainda é em grande parte desconhecida. Ao contrário do receptor de tipo selvagem, os mutantes de cisteína (associados a leucemia) formam homodímeros de IL-7R± através de pontes dissulfeto intermoleculares e sinalizam constitutivamente na ausência de IL-7, cadeia gama, ou JAK3. Esta versão "simplificada" do receptor de IL-7 pode ajudar a compreender as características estruturais e dinâmicas que regulam a sinalização do IL7R. Além disso, poderia levar ao desenvolvimento de novas drogas para o tratamento da leucemia. Recentemente, Brooks e colaboradores (2014) descreveram detalhadamente a dimerização e os processos de sinalização do Receptor do Hormônio do Crescimento (outro membro dos receptores de citocina da classe I). Eles mostraram que as cadeias homodiméricas do receptor exibem um movimento do tipo "pregador de roupas" em decorrência da ligação com o hormônio do crescimento. A interação com o ligante leva ao deslizamento das subunidades das JAK2 ancoradas que se afastam e se libertam da repressão mútua que exercem levando à ativação e à sinalização. Em receptores de IL-7 mutantes leucêmicos algumas posições de cisteína são preferidas e estão agrupadas no mesmo lado da a-hélice nas projeções em "Helical Wheel" indicando uma interface de interação entre as duas a-hélices transmembrana (TM) do homodímero. Através de "scanning" de cisteína verificamos experimentalmente que as inserções simples de cisteína na sequência TM de IL-7Ra não são suficientes para conferir a sinalização constitutiva, mesmo que a homodimerização ocorra. Isso indica que homodimerização, por si só, não é suficiente para a sinalização. A inserção de cisteína deve ser finamente posicionada de modo que as cadeias ±-hélice na interação estejam corretamente alinhadas. Nós excluímos experimentalmente a possibilidade da existência de um motivo de dimerização TM baseado em serina. Entretanto, um "scanning" abrangente de alanina está sendo realizado a fim de investigar outros motivos de dimerização. Além disso, foi demonstrada a importância da prolina próxima da cisteína mutante. A prolina é o segundo resíduo mais frequentemente inserido nos IL7R mutantes naturais. A substituição de prolina aboliu a sinalização constitutiva do IL7R e a reinserção de prolina, em diferentes posições próximas da cisteína, resgata a capacidade de sinalização. Através de experimentos de FRET ("Fluorescence Ressonance Energy Transfer") corroboramos que os domínios intracelulares de cadeias IL7R± se aproximam a uma distância de 45Å e encontramos evidências de que os "lipid rafts" são importantes neste processo. Nós ainda não sabemos como as moléculas JAK1 se movem e são ativadas em vista da homodimerização do receptor. Propomos agora utilizar ferramentas, modelos in vitro e "insights" do mecanismo de funcionamento do Receptor do Hormônio do Crescimento, e expandir a nossa análise sobre o funcionamento do IL7R mutante e do tipo selvagem. (AU)