Role of electrostatics on membrane binding, aggregation and destabilization induced by NAD(P)H dehydrogenases. Implication on membrane fusion

CÉSAR L. AVILA; ; BEATRIZ F. DE ARCURI; DANILO GONZALEZ NILO; JAVIER DE LAS RIVAS,; ROBERTO MORERO; ROSANA CHEHÍN

Universidad de Quilmes- Argentina

Conferencia; Workshop en Biología Computacional de Proteínas; 2009

La fusión de membranas es un evento esencial para la vida y el desarrollo celular ya que interviene en procesos tales como exocitosis, endocitosis y fertilización. Las membranas son barreras naturales y por lo tanto no se fusionan espontáneamente salvo en presencia de ciertos cationes divalentes y/o proteínas específicas permiten acercar dos membranas, desestabilizarlas  e inducir la fusión. Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) es una proteína que además de su conocida actividad glicolítica está involucrada en procesos de fusión de membranas. Sin embargo, la enzima carece de marcadores estructurales propios de las proteínas fusogénicas descriptas. En este sentido, el sistema GAPDH-membrana representa un modelo simple y atractivo para estudiar mediante métodos biocomputacionales nuevos mecanismos que inducen la fusión de membranas. Usando FDPB se calculó la energía de interacción y la orientación más probable del sistema proteína-membrana. Estos estudios revelaron que GAPDH expone a la membrana una superficie cóncava con alto potencial electropositivo. Simulaciones de dinámica molecular mostraron cómo estos “huecos positivos” son capaces de inducir en la membrana desestabilización y cambios locales de curvatura. Con el objeto de dilucidar si el mecanismo de fusión propuesto para GAPDH es común a otros miembros de la familia de las oxidoreductasas, estos estudios biocomputacionales fueron extendidos hacia otras NADP(H) deshidrogenasas de estructuras tridimensionales resueltas. Los resultados obtenidos, permiten proponer un mecanismo molecular capaz de explicar la actividad fusogénica de esta familia de proteínas redox. El rol fisiológico de estas proteínas como agentes fusogénicos no es claro, pero podrían representar una reminiscencia evolutiva que resultó útil a las células antes que sofisticados sistemas de fusión de membranas aparecieran.