Modulación de la Cooperatividad de Plegado de la Frataxina Humana por el Péptido C-terminal

SANTIAGO E. FARAJ; ERNESTO A. ROMAN; NADIA TOWSTYKA; ANDRES G. SALVAY; EDUARDO I. HOWARD; TOMÁS DI DOMENICO; JAVIER SANTOS

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; XL Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Biofísica; 2011

Sociedad Argentina de Biofísica

La Ataxia de Friedreich es una enfermedad neurodegenerativa hereditaria, causada por una deficiencia en la actividad de la frataxina (FXN). FXN es una proteína mitocondrial α+β de 120 residuos, capaz de unir iones Fe2+ y Fe3+, y de actuar como una chaperona reguladora de su transferencia. La estructura 3D de la FXN humana (hFXN) en su forma monomérica ha sido estudiada mediante RMN y difracción de rayos X. Se detectaron variaciones en la región C-terminal (CTR) en diferentes homólogos de distintos reinos biológicos, que presentan diferencias en su estabilidad conformacional. En este trabajo exploramos el rol de la CTR en la estabilidad de hFXN. Hipotetizamos que la estabilidad depende de la formación de una unidad de estructura terciaria cooperativa basada en la modulación de la interacción entre la hélice α1 y la hélice α2 (unidad α) por el péptido 196 210 (CTR). Estudiamos las variantes FXN90 210 (salvaje) y FXN90-195 (C15), para establecer las consecuencias de la remoción de la CTR sobre la consolidación de la estructura terciaria y la flexibilidad conformacional. Las proteínas fueron producidas y caracterizadas mediante espectroscopia de fluorescencia y CD. La estabilidad fue estudiada mediante desplegado químico y térmico. Se evaluó el grado de compactación y el estado de oligomerización mediante experimentos de ultracentrifugación. Los resultados muestran que ambas variantes son estables, compactas, monoméricas, altamente solubles y experimentan desplegado cooperativo. Interesantemente, FXN90 195 presenta estructuras secundaria y terciaria prácticamente nativas, aunque se halla termodinámicamente desestabilizada. Mediante simulaciones de dinámica molecular se observó que la CTR parece no comportarse de manera rígida en FXN90-210. Asimismo, a pesar de poseer topología nativa, FXN90-195 presenta una unidad α más flexible que FXN salvaje. Estas predicciones sobre la flexibilidad de la unidad α y la CTR fueron verificadas mediante experimentos de proteólisis controlada. En síntesis, nuestros resultados confirman el rol de la CTR en la estabilización del plegado cooperativo de la unidad α de la hFXN.