Structure-based characterization of the multi- modular Developmentally Regulated GTPase in complex with the DRG family regulatory protein

• Autores: Francis Sandrea Maureen
• Directores de la Tesis: Jerónimo Bravo Sicilia (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2012
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Federico Mayor Menéndez (presid.), Santiago Ramon Maiques (secret.), Carlos Fernández Tornero (voc.), Nicolaas Van Nuland (voc.), M. Eugenia Armengod González (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
      • Biología molecular
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • La subfamilia de las proteínas de unión a GTP reguladas durante el desarrollo (siglas en inglés DRG) es un miembro poco caracterizado de la clase de GTPasas perteneciente a la familia OBG de factores de traducción (TRAFAC), altamente conservadas evolutivamente en dos grandes super-reinos: arqueas y eucariota. Dos proteínas relacionadas, Drg1 y Drg2, ausentes en eubacterias, están presentes en todos los organismos eucariotas donde se acumulan sólo en presencia de la denominada familia de proteínas de regulación de DRG (DFRP): con Dfrp1 uniéndose específicamente a Drg1 y Dfrp2 preferentemente uniéndose a Drg2. Se cree que desempeñan, junto con sus proteínas asociadas, un papel importante en el crecimiento y la diferenciación celular. Se ha observado con anterioridad una participación directa en la traducción, pues el homólogo de Drg1 en levadura, denominado Rbg1 (del inglés Ribosome Binding GTPase) forma un complejo con Tma46 (del inglés Translation Machinery Associated protein 46, el homólogo en levadura de Dfrp1), localizado con los ribosomas en fase de traducción.

    En el presente estudio, se presenta la estructura cristalográfica de rayos X de la GTPasa Rbg1 de levadura en complejo con la región C-terminal de su socio DFRP, Tma46. La estructura del complejo Rbg1-Tma46 revela que las proteínas DRG son factores multimodulares que contienen dominios no descritos previamente, pero similares a otros evolutivamente conservados y que se hallan en proteínas directamente relacionadas con la traducción. Se ha encontrado que Rbg1 contenía el ampliamente descrito dominio de unión a GTP típico de las GTPasas además del dominio C-terminal TGS de función desconocida. Curiosamente, se han identificado además dos dominios desconocidos, uno, una hélice-giro-hélice y el otro, con un plegamiento ß¿ß inusual similar al dominio C-terminal de la proteína ribosómica S5. Estos nuevos dominios de Rbg1 han sido denominados como los dominios HTH y S5D2L respectivamente y empaquetan adyacentes entre sí formando una unidad globular que sobresale desde el dominio de unión al GTP. De hecho, sorprendentemente, el dominio S5D2L se inserta en medio del dominio G entre las secuencias conservadas de unión a GTP G3 y G4. Contrariamente a lo señalado en informes anteriores, se encontró que la superficie de la interacción de Tma46 con Rbg1 es muy extensa. El fragmento C-terminal dfrp de Tma46 se encuentra altamente desestructurado compuesto principalmente de estructuras helicoidales que envuelven los dominios G y TGS de Rbg1.

    El análisis in vitro de la actividad GTPasa de los DRGs, en el contexto también de las proteínas DFRP ha demostrado que los complejos de levadura DRG-DFRP y humanos DRG1-DFRP1 tienen valores catalíticos bajos similares a otros miembros de la familia de OBG, que pueden ser modulados por sus distintos dominios así como la interacción con su ligando celular, la proteína DFRP. Además, la actividad enzimática se ha observado en ausencia de proteínas GAP (GTPase activating protein) o GEF (Guanine exchange factor), como se había sugerido con anterioridad, y de forma contraria a como sucede con las GTPasas monoméricas pequeñas. Ensayos con homopolímero de ARN revelaron que existe una capacidad no específica de unión del ARN por parte de los DFRPs y algunos de los dominios individuales que forman parte de los DRGs.

    La información estructural ha proporcionado un mayor apoyo a la posible función de las proteínas de DRG en la maquinaria de traducción con los análisis bioquímicos, que han diseccionado la contribución y la importancia de cada uno de los dominios de esta proteína multimodular y su interacción con la proteína reguladora, DFRP.