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Determinação da estrutura molecular da subunidade 2 do carreador mitocondrial de piruvato humano, MPC2

Processo: 18/00492-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2018
Vigência (Término): 30 de novembro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Andre Luis Berteli Ambrosio
Beneficiário:Vijayakumar Balakrishnan
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Proteínas da membrana   Biologia estrutural

Resumo

Piruvato é o produto final da glicólise e possui uma série de destinos intracelulares possíveis, sendo o principal deles o transporte intra-mitocondrial. Este é, por si só, um passo crítico no metabolismo energético, de carboidratos, aminoácidos e lipídios. Embora a internalização mitocondrial ativa do piruvato (mediada por carreadores) seja conhecida por mais de 40 anos, somente recentemente é que as proteínas transmembranares necessárias para tal atividade foram identificadas. Duas proteínas da membrana interna mitocondrial (IMM), denominadas MPC1 e MPC2, foram identificadas como essenciais para o transporte ativo de piruvato. Acredita-se que essas proteínas possuem três hélices transmembranares com cada subunidade possuindo em torno de 15 kDa. De acordo com a literatura, acredita-se que o complexo funcional (MPC1 e MPC2) tenha um peso molecular total de 150 kDa, indicando a possibilidade da formação de decâmeros, embora com razão estequiométrica desconhecida. Todavia, nosso laboratório demonstrou recentemente (em revisão), in vitro e em in vivo, que somente MPC2 é suficiente para realizar tal tarefa, apesar de não excluir a presença alternativa do complexo MPC1:MPC2. Os requisitos funcionais derivados, a cinética e as características de inibição do MPC2 são semelhantes aos já demonstrados para o transporte de piruvato em extratos mitocondriais. De maneira importante, a expressão ectópica de MPC2 humano em leveduras sem MPC endógeno estimulou o crescimento em meios de cultura que não possuíam valina e aumento do consumo de oxigênio, valendo assim seu papel autônomo nas células. Nossos resultados constituem o quadro inicial para se explorar o papel independente do MPC2 na homeostase e doenças relacionadas à desregulação do metabolismo do piruvato. Agora, nesta proposta, objetivamos a descrição da estrutura molecular do MPC2 - seja por cristalografia por difração de raios X de MPC2 purificado ou por Crio-Microscopia Eletrônica de MPC2 reconstituído em nanodiscos - juntamente com a descrição de um mecanismo detalhado para transporte de piruvato. As condições de trabalho preliminares e bem-sucedidas já foram desenvolvidas para ambas as aproximações experimentais (cristalografia e EM), aumentando significativamente as chances de alcançarmos os objetivos dentro do prazo aqui proposto. Quando concluída, nossa pesquisa tem potencial para fornecer novas e valiosas informações sobre a compreensão subjacente aos mecanismos de transporte de piruvato através da membrana mitocondrial, além de contribuir para o avanço das pesquisas em biologia estrutural de proteínas de membranas no país.