The regulation of the thermal stability and affinity of the HSPA5 (Grp78/ BiP) by clients and nucleotides is modulated by domains coupling

Autor(es)

Silva, Noeli S. M. ; Siebeneichler, Bruna ; Oliveira, Carlos S. ; Dores-Silva, Paulo R. ; Borges, Julio C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEINS AND PROTEOMICS; v. 1872, n. 5, p. 13-pg., 2024-07-18.

Resumo

The HSPA5 protein (BiP/Grp78) serves as a pivotal chaperone in maintaining cellular protein quality control. As a member of the human HSP70 family, HSPA5 comprises two distinct domains: a nucleotide-binding domain (NBD) and a peptide-binding domain (PBD). In this study, we investigated the interdomain interactions of HSPA5, aiming to elucidate how these domains regulate its function as a chaperone. Our findings revealed that HSPA5-FL, HSPA5-T, and HSPA5-N exhibit varying affinities for ATP and ADP, with a noticeable dependency on Mg2+ for optimal interactions. Interestingly, in ADP assays, the presence of the metal ion seems to enhance NBD binding only for HSPA5-FL and HSPA5-T. Moreover, while the truncation of the C-terminus does not significantly impact the thermal stability of HSPA5, experiments involving MgATP underscore its essential role in mediating interactions and nucleotide hydrolysis. Thermal stability assays further suggested that the NBD-PBD interface enhances the stability of the NBD, more pronounced for HSPA5 than for the orthologous HSPA1A, and prevents self-aggregation through interdomain coupling. Enzymatic analyses indicated that the presence of PBD enhances NBD ATPase activity and augments its nucleotide affinity. Notably, the intrinsic chaperone activity of the PBD is dependent on the presence of the NBD, potentially due to the propensity of the PBD for self-oligomerization. Collectively, our data highlight the pivotal role of allosteric mechanisms in modulating thermal stability, nucleotide interaction, and ATPase activity of HSPA5, underscoring its significance in protein quality control within cellular environments. (AU)

• Processo FAPESP: 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
• Beneficiário: Noeli Soares Melo da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/07206-6 - Estudos da HSP70 mitocondrial de humanos e de protozoários: abordagem estrutural e funcional
• Beneficiário: Julio Cesar Borges
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/14209-5 - Análise e caracterização dos domínios N- e C-terminais da proteína humana BiP (HspA5)
• Beneficiário: Bruna Siebeneichler
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 17/26131-5 - Chaperoma: estudo da relação entre a estrutura dos seus componentes e a manutenção da proteostase
• Beneficiário: Carlos Henrique Inacio Ramos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 12/50161-8 - Estudo da estrutura e função da chaperona Hsp90 com ênfase no seu papel em homeostase celular
• Beneficiário: Carlos Henrique Inacio Ramos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 14/16646-0 - Mortalina humana: interação com co-chaperonas, p53 e mutantes, cinética de agregação, regulação/modulação e secreção por vesículas
• Beneficiário: Paulo Roberto das Dores da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/07335-9 - Estudos das isoformas da HSP70 humana residentes no citoplasma e mitocôndria e de seus oligômeros de alta massa molecular: interação com co-chaperonas e proteínas clientes
• Beneficiário: Julio Cesar Borges
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular