Explorando las relaciones entre la dinámica estructural proteica y la estabilidad termodinámica: el caso de la frataxina

SANTIAGO E. FARAJ; ERNESTO A. ROMAN; DIEGO S. VÁZQUEZ; WILLIAM A. AGUDELO SUÁREZ; MARIANO C. GONZÁLEZ LEBRERO; LUIS GONZÁLEZ FLECHA; MARTÍN ARÁN; MARIANA GALLO; JAVIER SANTOS

Montevideo

Congreso; 2das Jornadas de +Biofísica; 2013

Seccional Biofísica de la Sociedad Uruguaya de Biociencias

La posibilidad de manipular la actividad biológica de las proteínas a través de modulaciones sutiles en las estabilidades locales y en la dinámica, abre puertas para el diseño de drogas específicas. Así como también parecería ser viable la estabilización específica de variantes naturales desestabilizadas presentes en un número importante de enfermedades, entre ellas en la Ataxia de Friedreich (FRDA), una enfermedad cardio-neurodegenerativa causada por alteraciones en la expresión de la frataxina (FXN), una proteína esencial en la homeostasis del hierro. Nuestro laboratorio busca comprender las relaciones entre la estabilidad y la dinámica estructural de esta proteína. Nos preguntamos cómo se relacionan estos aspectos con la actividad biológica, incluyendo la interacción con iones metálicos y el control de procesos celulares. En este contexto, analizamos mutantes racionalmente diseñadas y variantes naturales asociadas a FRDA, entre ellas hFXN90-210L198R, hFXN90-1951 y hFXN56-2102. Exploramos mediante experimentos biofísicos de CD, fluorescencia, dispersión luminosa, NMR y difracción de rayos-X, en conjunto con técnicas de cálculo computacional, alteraciones de las movilidades de distintas regiones de la cadena polipeptídica, cambios en las estabilidades locales y cambios en la estabilidad global. Los resultados indican una correlación entre cambios en la estabilidad global producidos por la modificación de la región C-terminal (CTR) con cambios en la dinámica, en particular de la región N-terminal: hélice 1 (H1) y loop1, asociada con la función biológica de la hFXN. Proponemos que el CTR tiene un rol importante no sólo confiriendo estabilidad termodinámica a la hFXN, sino también modulando la movilidad de la cadena polipeptídica. Asimismo, estudiamos la interacción ión metálico-proteína en modelos peptídicos de la H1 y en la variante pFXN3, proveniente de un organismo psicrófilo considerando el efecto sobre la dinámica y la conformación proteica. Proponemos la existencia de sitios de unión sobre la superficie de la FXN con capacidad regulatoria de la dinámica estructural. Referencias: [1] Roman EA, et al. PLoS One 7:e45743, 2012. [2] Faraj SE, et al. FEBS Open Bio. In Press, 2013. [3] Roman EA, et al. Biochim Biophys Acta 1834:1168-80, 2013. Financiación: CONICET, ANPCyT, UBACyT.