Mapeamento de interação das três proteínas HSP70 citosólicas humanas induzidas por calor HSPA1A, HSPA1L e HSPA6: identificação de co-chaperonas parceiras e seletividade de clientes

• Processo: 22/01205-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de setembro de 2022
• Vigência (Término): 31 de agosto de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Julio Cesar Borges
• Beneficiário: Noeli Soares Melo da Silva
• Supervisor: Harm Harmannus Kampinga
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Local de pesquisa: University of Groningen, Holanda
• Vinculado à bolsa: 20/15947-7 - Mapeamento e caracterização mecanística da interação da proteína humana HspA5 (BiP/Grp78/erHsp70) com a co-chaperona humana Hep1 e com a proteína Spike do Coronavírus SARS-CoV-2, BP.PD
• Assunto(s): Chaperonas moleculares Proteínas de choque térmico HSP70 Proteínas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Chaperonas moleculares | Co-chaperonas | Hsp70 | Interatoma | Proteínas

Resumo

As proteínas de choque térmico (HSPs) são componentes importantes do controle de qualidade de proteínas celulares, atuando no enovelamento de proteínas, tráfego intracelular, degradação proteica, etc. Central no controle de qualidade proteico é a família HSP70 que consiste em chaperonas moleculares altamente conservadas, onipresentes e dependentes de ATP. Em humanos, existem várias isoformas de HSP70, a maioria delas é encontrada no citosol, enquanto outras são específicas de organelas. Estudos anteriores mostraram que, embora tenham alta identidade sequencial e funções sobrepostas, as isoformas HSP70 nem sempre parecem intercambiáveis e apresentam especificidade para clientes e co-chaperonas (HAGEMAN et al 2011; SERLIDAKI et al., 2020). Nossa primeira hipótese é de que em diferentes condições celulares e ambientais, cada proteína HSP70 citosólica/nuclear humana tem pelo menos um conjunto não-sobreposto de proteínas clientes e parceiras. Além disso, propomos que as HSP70s citosólicas possam atuar juntas sobre as mesmas clientes, talvez em diferentes estados de (des)enovelamento e que haja a possibilidade de transferência de proteínas clientes entre elas (KNIGHTON et al., 2019). Usando um ensaio BioID bem estabelecido implementado no laboratório de Kampinga para outras chaperonas, propomos mapear a rede de interação das seguintes HSP70: HSPA1A, HSPA1L e HSPA6 em células HeLa. Estas 3 proteínas humanas são os membros da família mais, ou exclusivamente, induzíveis por estresse e demonstraram ter regulação e funcionalidades diferenciadas. Detectaremos seu interatoma após sua superexpressão com a etiqueta Bio-ID em células em crescimento normal e submetidas a choque térmico e recuperação. É do conhecimento geral que as chaperonas HSP70 não funcionam isoladamente, mas são (co)reguladas por co-chaperonas; para um maquinário mínimo, assume-se que elas precisam pelo menos interagir com uma proteína de domínio-J (JPD), embora isso tenha sido contestado para a HSPA6 (HAGEMAN et al 2011), e um dos chamados NEFs, para os quais, por exemplo, foram encontradas afinidades diferenciais entre a HSPA1A e HSPA1L (SERLIDAKI et al., 2020). Nesse sentido, para confinar a configuração experimental, testaremos o impacto da superexpressão ou silenciamento de um de cada grupo. DNAJB1 e HSP110, no interatoma das 3 HSP70s. Além disso, também testaremos o impacto da proteína humana HSP70-escort-1 (hHep-1) no interatoma. A hHep-1 foi identificada em nosso grupo como uma potencial co-chaperona da HSPA1A, capaz de ativar e remodelar seus complexos supramoleculares e aumentar sua atividade ATPásica (DORES-SILVA et al., 2021b; KIRALY et al., 2020). A função da hHep-1 para tais complexos de HSP70 na interação com o substrato ainda é desconhecida, nem é sabido também se ela impede a formação e atua de forma semelhante na HSPA1L ou HSPA6. Até onde sabemos, esta será a primeira abordagem para avaliar a 1) afinidade diferencial aos substratos pelas isoformas citosólicas; 2) importância da expressão de co-chaperonas nos interatomas das HSP70 e como elas podem diferir entre 3 isoformas altamente homólogas, todas induzíveis por calor; 3) o papel dos complexos supramoleculares de HSP70 e sua regulação por interações aos substratos; 4) a descoberta adicional de funções de HSP70 citosólicas dependentes de co-chaperonas. Os resultados revelarão a suposta relevância funcional do motivo pelo qual as células evoluíram 3 proteínas altamente homólogas, todas induzidas por calor para combater os danos induzidos pelo estresse. (AU)