Motivos de alça hidrofóbica curtos nos domínios BRICHOS determinam a atividade chaperona contra a agregação de proteínas amorfas, mas não contra a formação de amiloide

Apr 28, 2024

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 497 (2023) Citar este artigo

411 Acessos

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

As chaperonas moleculares independentes de ATP são importantes para manter a aptidão celular, mas os determinantes moleculares para prevenir a agregação de substratos proteicos parcialmente desdobrados permanecem obscuros, particularmente no que diz respeito ao estado de montagem e à base para o reconhecimento do substrato. O domínio BRICHOS pode executar funções de acompanhante do tipo pequeno choque térmico (sHSP) em graus amplamente diferentes, dependendo de seu estado e sequência de montagem. Aqui, observamos três motivos de sequência hidrofóbica em domínios ativos para acompanhantes e descobrimos que eles ficam expostos à superfície quando o domínio BRICHOS se reúne em oligômeros maiores. Estudos de variantes de troca de loop e mutantes específicos do local revelaram ainda que as hidrofobicidades biológicas dos três motivos curtos se correlacionam linearmente com a eficiência para prevenir a agregação de proteínas amorfas. Ao mesmo tempo, eles não se correlacionam de forma alguma com a capacidade de prevenir a formação ordenada de fibrilas amilóides. As correlações lineares também predizem com precisão atividades de quimeras contendo motivos de sequência hidrofóbica curta de um sHSP que não está relacionado com BRICHOS. Nossos dados indicam que motivos hidrofóbicos curtos e expostos reunidos por oligomerização são suficientes e necessários para uma atividade eficiente de chaperona contra a agregação de proteínas amorfas.

As chaperonas moleculares são fundamentais para o mecanismo de proteostase, auxiliando no correto dobramento dos polipeptídeos . Entre eles, os acompanhantes moleculares independentes de ATP, como as pequenas proteínas de choque térmico (sHSPs), previnem as consequências tóxicas da agregação de proteínas, ligando-se a substratos não dobrados ou mal dobrados e mantendo-os em um estado competente de redobramento e solúvel . Bri2 é uma proteína transmembrana tipo II, expressa de forma ubíqua, e seu processamento proteolítico libera um domínio chaperona molecular – BRICHOS5,6. Curiosamente, outros acompanhantes moleculares como HSP60, HSP70 e HSP90 fazem parte do interactoma Bri2 no cérebro e na retina . O domínio Bri2 BRICHOS isolado modula as vias de agregação de vários substratos formadores de amiloide, evita a toxicidade associada à amiloide e previne a agregação de proteínas amorfas não fibrilares, semelhante a chaperonas moleculares independentes de ATP, como cristalinas ou clusterina9,10,11,12, 13. A capacidade do domínio Bri2 BRICHOS de interagir com substratos envolvidos em distúrbios de agregação de proteínas como a doença de Alzheimer14,15,16, diabetes tipo II17 e doença de Parkinson18 destaca sua importância potencial para a proteostase celular.

O domínio BRICHOS tem cerca de 100 resíduos de aminoácidos e existe como monômeros ou multímeros variando de dímeros a grandes oligômeros polidispersos estabilizados por interações covalentes e não covalentes . Os domínios humanos Bri2 e Bri3, BRICHOS reúnem-se em grandes oligômeros de cerca de 20 a 30 subunidades, que inibem eficientemente a agregação de proteínas amorfas. Em contraste, os monômeros e dímeros Bri2 BRICHOS, bem como o domínio BRICHOS da proteína prosurfactante C (proSP-C), que existe principalmente como trímeros, são todos inativos contra a agregação de proteínas amorfas . Os domínios BRICHOS de diferentes famílias têm identidades de sequências pares baixas, mas modelos de homologia do monômero Bri2 BRICHOS baseados na estrutura cristalina proSP-C BRICHOS mostram uma folha β central de cinco fitas conservada que é flanqueada por duas hélices α conectadas por meio de uma longa alça flexível (Fig. 1a, b)19,20,21,22. Até o momento, não há estrutura experimental com detalhes atômicos disponíveis para o domínio Bri2 BRICHOS, provavelmente relacionada ao fato de que a subunidade monomérica é conformacionalmente dinâmica e que os oligômeros maiores são polidispersos (veja mais abaixo).

uma subunidade única da estrutura cristalina de trímeros proSP-C BRICHOS wt (número de acesso PDB: 2yad). A linha pontilhada indica o loop que está faltando na estrutura cristalina e sua região central está marcada com uma sombra azul. A sequência é marcada em incrementos de azul para resíduos polares a vermelho para resíduos hidrofóbicos. b Wt Bri2 BRICHOS modelado por AlphaFold 2, onde o núcleo do loop é rotulado como em (a). c Sequências de aminoácidos de regiões de alça BRICHOS humanas (ver Figura 1 suplementar para alinhamento) codificadas por cores como em (a, b). Os domínios BRICHOS aqui estudados estão em negrito, os motivos 1–3 estão em caixa e T206 é indicado com uma seta. d Modelos esquemáticos de loop swap e variantes de loop delta. e SEC de variantes de oligômeros BRICHOS (esquerda) e número estimado de subunidades (direita). O número de subunidades foi estimado a partir dos máximos do pico SEC (indicados pelas linhas centrais e números acima das caixas) e as caixas representam a sua largura total na metade do máximo.