Determinantes estruturais para a especificidade de interação nas interfaces G e NC de septinas: validando as regras de substituição na montagem do filamento

Abstract

Las septinas son proteínas involucradas en varios procesos celulares, por lo que están relacionadas con el desarrollo de diversas enfermedades. Para realizar sus funciones, una septin de cada grupo (4 grupos diferentes en humanos) se asocia para formar heterofilamentos utilizando dos tipos de interfaces: la interfaz G y la interfaz NC. Aunque se conoce el tipo de interfaz de contacto y el orden específico de las septinas en el ensamblaje del filamento, aún se desconocen los mecanismos moleculares que controlan la correcta polimerización del filamento. Aquí, describimos los estudios realizados en las interfases G y NC de las septinas, con el fin de encontrar los mecanismos moleculares de interacción específicos y verificar el reemplazo de las septinas por otras del mismo grupo. Ocho combinaciones de heterocomplejos “G“ de septinas fueron estudiados usando técnicas biofísicas y estructurales. Los estudios cristalográficos de heterodímeros G permitieron identificar interacciones específicas que determinan la selectividad del complejo formado por septinas del grupo II y grupo III, ayudando también a explicar la presencia de un grupo catalíticamente inactivo en estas proteínas. Por otra parte, las estructuras cristalográficas de los coiled-coils de las septinas 1, 4 y 5 (Interfaz NC) nos permitieron observar un nuevo motivo proteico que sugiere estar relacionado con la interacción entre dos heterofilamentos, formando estructuras altamente complejas en las septinas.

Septinas são proteínas envolvidas em diversos processos celulares (citocinese, espermatogênese, apoptose etc.), razão pela qual estão relacionadas com o desenvolvimento de várias doenças. Pertencentes à família das GTPases, apresentam três domínios: N e C terminal altamente variável e um domínio G (ligação a GTP/GDP) conservado. Para realizar suas funções, uma septina de cada grupo (4 grupos diferentes em humanos) se associa para formar heterofilamentos usando dois tipos de interfaces: a interface G e a interface NC. Embora seja conhecido o tipo de interface de contato e a ordem específica das septinas na montagem do filamento, os mecanismos moleculares que controlam a polimerização correta do filamento ainda são desconhecidos. Aqui, descrevemos os estudos realizados nas interfaces G e NC das septinas, a fim de encontrar os mecanismos moleculares de interação específica e verificar a substituição das septinas por outras do mesmo grupo. Oito combinações de heterocomplexos “G” de septinas foram co-expressas e purificadas para serem caracterizadas por técnicas biofísicas, apresentando heterodímeros homogêneos em solução (SEC e SEC-MALS) com presença de GTP e GDP em proporções aproximadamente equimolares. Além disso, cada dímero exibe uma estabilidade térmica diferente, o que pode indicar uma preferência de interação para a formação de complexos. Os estudos cristalográficos dos heterodímeros G permitiu identificar interações específicas que determinam a especificidade do complexo formado por septinas do grupo II e grupo III (validando a substituição de septinas do mesmo grupo), ajudando também a explicar a presença de um grupo catalíticamente inativo em estas proteínas. Por outro lado, as estruturas cristalográficas dos coiled-coils das septinas 1, 4 e 5 (Interface NC) permitiu observar um novo motivo proteico que sugere estar relacionado com a interação entre dois heterofilamentos, formando estruturas de alta complexidade em septinas (redes etc.).