Dinámica de la interacción entre un receptor acoplado a proteína G y un transportador iónico transmembrana: influencia del ambiente lipídico.

E. VÁSQUEZ; D. MASONE; E.M. MUÑOZ

Mendoza

Jornada; VIII Jornadas de Bioquímica y Biología Molecular de Lípidos y Lipoproteínas; 2019

IHEM-UNCUYO-CONICET

Los receptores acoplados a proteína G (GPCRs) forman una superfamilia de proteínas con una estructura conservada de 7 dominios transmembrana (7TM). Mediante la activación de proteínas G heterotriméricas acopladas a su estructura, transforman estímulos extracelulares en señales específicas en el interior celular. Vías de señalización independientes de la activación de proteínas G han sido propuestas, pero los mecanismos subyacentes no han sido dilucidados debido en parte a la complejidad estructural de dichos receptores. Los GPCRs han sido clasificados en 6 subfamilias (A-F). Los receptores de clase C se destacan por ser dímeros obligados que se establecen en dominios específicos de membrana, donde la composición lipídica y el esqueleto de cada subunidad sirven de andamio para formar macrocomplejos proteicos que favorecen la señalización. Estudiar la dinámica de los GPCRs y su comportamiento en la membrana supone un desafío difícil de abordar in vivo. En las últimas décadas, las simulaciones computacionales han contribuido considerablemente con el entendimiento de problemas cruciales de la biología, la biofísica y la bioquímica. En particular, las simulaciones numéricas permiten estudiar sistemas proteína-membrana de manera dinámica y describir cambios conformacionales transitorios. Con este enfoque y a partir de bases de datos de proteínas cristalizadas, hemos simulado la región de 12 dominios transmembrana (12TM) de un transportador iónico y la estructura parcial de un GPCR de clase C heterodimérico. A través de simulaciones de dinámica molecular de resolución reducida (utilizando el modelo de grano grueso de MARTINI), hemos estudiado el comportamiento de estas proteínas en una membrana neuronal modelo de 17nm de lado. Se ha analizado el número de coordinación entre los dominios proteicos y con los diferentes lípidos de la bicapa. Finalmente, hemos aplicado ensayos de co-inmunoprecipitación en extractos de cerebelo de rata Wistar y microscopía confocal en secciones de cerebelo inmunomarcadas para constatar lo observado por análisis bioinformático. Los experimentos in silico evidencian una interacción directa y estable en el tiempo entre el GPCR y el transportador. Este contacto es mediado por el ambiente lipídico circundante. La interacción entre un GPCR heterodimérico específico (Receptor GABA B) y un transportador de 12TM (KCC2) ha sido confirmada por las técnicas bioquímicas y ópticas mencionadas. A la luz de estos resultados, proponemos una vía de comunicación factible entre un GPCR y un transportador iónico que supone un contacto directo, posiblemente mediado por la naturaleza y acción de los lípidos cercanos a la interface proteína-proteína, y totalmente independiente de la activación de proteína G. Financiamiento: CONICET, ANPCyT (PICT2017-0499: EMM, PICT2017-1002: DM), MINCyT-SNCAD (DM), SeCTyP UNCuyo J051 (DM), NIH (2 R01 GM083913-41A1: EMM y EV).