Stability and dynamics of VBC-HIF complexes under normoxic and hypoxic conditions

ALICIA MERLINO, ; CECILIA MATHÓ, .; GABRIELA SANSÓ,; PATRICIA PENNISI, ; E. LAURA COITIÑO

Santiago

Congreso; 10th Congress of theWorld Association of Theoretical and Computational Chemists; 2014

La subunidad α del factor inducible por hipoxia (HIF-1α) participa en la homeostasis del oxígeno, exhibiendo un residuo Pro564 conservado1 que se hidroxila a Hyp564 en normoxia. La unión de HIF-1α al complejo multiproteico formado por VHL y Elonguinas B y C (VBC) activa su poliubiquitinación y posterior degradación por el proteasoma. En condiciones de hipoxia, la ausencia de hidroxilación de HIF modula en principio su afinidad por VBC, disminuyéndola y aumentando la expresión de genes regulados por el heterodímero HIF(1α-β) e involucrados en el metabolismo energético, angiogénesis y apoptosis, mecanismos asociados al desarrollo de la enfermedad de von Hippel-Lindau. En tanto estudios previos señalan que el complejo HIF-VBC es estable en normoxia, su formación en hipoxia es controversial2,3. Este trabajo pretende contribuir a elucidar este aspecto estimando la energía libre de formación de los complejos de cada variante de HIF-1α (Hyp564/Pro564) con técnicas MM/PB(GB)SA. Partiendo de la estructura cristalográfica del complejo HIF-VBC 1LQB, se modeló por simulaciones clásicas la estructura y dinámica en solución con ambas variantes de HIF‑1α, poniendo especial atención a caracterizar la red de enlace de hidrógeno (EdH) y el papel en el reconocimiento de moléculas de agua presentes en la interfase pVHL-HIF. Los resultados muestran que ambos complejos son termodinámicamente viables, señalando que la sustitución Hyp®Pro en la interfase HIF-pVHL altera la estructura y dinámica de los EdH proteína-proteína y proteína-agua, resultando en una marcada desestabilización concordante con los experimentos de Hon et al2. Además de aportar a la caracterización biofísica del reconocimiento bajo condiciones de normoxia/hipoxia, con este estudio hemos validado el uso de estrategias MM/GBSA para caracterizar termodinámicamente complejos VBC-HIF, útil a futuro par predecir el efecto de incorporar variantes asociadas con patogenicidad a la proteína pVHL.