Caracterização estrutural e dinâmica da proteína de estruturação e compactação do complexo de Golgi (GRASP) em solução

Autor(es)

Luis Felipe Santos Mendes

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Ribeirão Preto.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (PCARP/BC)
• Data de defesa: 2018-02-07

Membros da banca

Antônio José da Costa Filho; Fabio Ceneviva Lacerda de Almeida; Richard Charles Garratt; Glaucius Oliva; Carlos Henrique Inacio Ramos

• Orientador: Antônio José da Costa Filho

Resumo

O complexo de Golgi é um organela responsável pela recepção de carga sintetizada no retículo endoplasmático e por subsequente modificações pós-traducionais, classificação e secreção. Uma família de proteínas chamada Golgi Reassembly and Stacking Proteins (GRASP) é essencial para o correto empilhamento das cisternas e conexões laterais das pilhas do complexo de Golgi, uma estruturação necessária para manter essa organela funcionando corretamente. A estrutura das GRASPs é composta de duas regiões principais: uma extensão N-terminal formado por dois domínios PDZ conectados por um loop (domínio GRASP) e uma região C-terminal não conservada, rica em resíduos de serina e prolina. Embora existam algumas estruturas cristalográficas resolvidas para o domínio N-terminal, é surpreendente notar que não havia nenhuma informação na literatura sobre a construção inteira de um GRASP, ou mesmo um estudo detalhado sobre os PDZs no N-terminal em solução, que é a principal região funcional dessa proteína. Usando um modelo de GRASP em sua construção completa, fomos capazes de detectar a coexistência de estruturas secundárias regulares e grandes quantidades de regiões desordenadas. A estrutura é menos compacta do que uma proteína globular e a alta flexibilidade estrutural torna o seu núcleo hidrofóbico mais acessível ao solvente. GRASPs coexistem em um conjunto conformacional dinâmico numa escala de tempo característico de s-ms. Nossos resultados indicam um comportamento incomum da GRASP em solução, similar à de uma classe de proteínas intrinsicamente desordenadas colapsadas conhecidas como glóbulos fundidos. Nós relatamos também as propensões de transição estrutural do tipo desordem-ordem para uma proteína glóbulo fundido nativa, induzidas pela presença de diferentes miméticos de condições celulares especificas. A mudança na constante dielétrica do meio (como as experimentadas próximas à superfície da membrana biológica) é o principal modulador estrutural, capaz de induzir múltiplas transições desordem-ordem na GRASP, sugerindo um comportamento muito distinto quando em condições que imitam a vizinhança da superfície da membrana em comparação com os encontrados quando livre em solução. Outros fatores de enovelamento, tais como o molecular crowding, contra-ions, pH e a fosforilação exibem efeitos menores (ou nenhum) na estrutura secundária e/ou estabilidade da GRASP. Este é o primeiro estudo focado na compreensão das transições desordem-ordem em uma estrutura do tipo glóbulo fundido sem que houvesse a necessidade de qualquer condição desnaturante. Em relação aos PDZs que formam o domínio GRASP, observamos que as GRASPs são formadas por um PDZ1 mais instável e flexível e um PDZ2 muito mais estável e estruturalmente bem comportado. Mais do que isso, muitas das regiões instáveis encontradas no PDZ1 estão no predito bolsão de ligação, sugerindo uma promiscuidade estrutural dentro desse domínio que se correlaciona com a promiscuidade funcional de interação com múltiplos parceiros proteicos. É apresentado nesta tese a primeira caracterização estrutural de uma GRASP em sua forma completa, o primeiro modelo de como as GRASPs (ou qualquer proteína em forma de glóbulo fundido) pode ser modulada estruturalmente pela célula durante diferentes funcionalidades e o primeiro trabalho na comunidade provando que a estabelecido ideia de que ambos os PDZs são estruturalmente equivalentes não é completamente correta (AU)

• Processo FAPESP: 12/13309-7 - Estudos estruturais e funcionais da Proteína de Organização e Compactação do Golgi (GRASP) de Cryptococcus neoformans
• Beneficiário: Luis Felipe Santos Mendes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto