Modulando la dinamica de plegado de proteinas repetitivas

Franco Michelis ¹ - Federico Caamaño ¹ -Ezequiel Galpern ¹ -Julian Maxwell ¹ -Ernesto Roman ^2,3 - Diego Ferreiro ¹

1 Laboratorio de Fisiología de Proteínas, Departamento de Química Biológica, Universidad de Buenos Aires, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN-CONICET), Buenos Aires, Argentina;
2 Departamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires; 3 Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-UBA, Buenos Aires, Argentina

Las proteínas repetitivas constituyen aproximadamente el 20% de las secuencias polipeptídicas codificadas en los genomas eucariotas. Se caracterizan por motivos de aminoácidos homólogos dispuestos en tándem que típicamente se pliegan en estructuras alargadas estabilizadas por interacciones intra e inter-repetición. Debido a la alta similitud entre sus estructuras primaria y terciaria, las proteínas repetitivas proporcionan un modelo excepcional para investigar cuantitativamente las relaciones entre la secuencia, la estructura y los paisajes energéticos que gobiernan las transiciones conformacionales.
Los avances en el modelado computacional permiten predecir las transiciones de plegamiento para miles de proteínas repetitivas y respaldan el diseño racional de arreglos de repeticiones con estabilidad y cooperatividad ajustadas. Basándose en la teoría del paisaje energético, se desarrolló un marco evolutivo para definir una secuencia consenso de repetición de anquirina. Usando esta estrategia, se diseñaron 12 proteínas con repeticiones de anquirina: seis que comprenden siete repeticiones y seis que comprenden cinco repeticiones más dos extremos estabilizadores (caps).
En este trabajo discutiremos una exploración experimental inicial de las proteínas de anquirina sintéticas y las variantes de tipo salvaje (wild type) que sirven como controles de expresión y purificación, las cuales fueron expresadas de forma recombinante. 10 de las 12 proteínas se expresaron exitosamente. Entre ellas, las secuencias de 5 repeticiones se expresaron de forma soluble, mientras que las secuencias de 7 repeticiones se encontraron en cuerpos de inclusión. Las variantes producidas serán purificadas y se caracterizarán sus propiedades biofísicas y de plegado. Los datos experimentales se compararán cuantitativamente con las predicciones computacionales.