Resumen de Versatility in protein interactions involving modular domains of adaptor proteins
María de los Ángeles Ceregido Perez
El correcto funcionamiento celular tiene importantes implicaciones en la salud de los seres vivos. Dentro de las células hay un continuo flujo de información y energía, crucial para mantener las funciones celulares esenciales, como proliferación, migración y homeostasis.
La unión de ligandos externos a los receptores situados en la superficie de las células desencadena una cascada de interacciones entre proteínas que da lugar a la amplificación de las señales externas, lo que finalmente se traduce en una respuesta celular.
Para asegurar los correctos niveles de señalización, la naturaleza ha desarrollado inteligentes mecanismos de control negativo que permiten la terminación de dichas cascadas de señalización celular activadas por la unión de ligandos a receptores celulares.
Uno de esos ligandos es el factor de crecimiento epidérmico (EFG), que se puede unir a su correspondiente receptor celular EFGR (receptor del factor de crecimiento epidérmico), perteneciente a la familia de los receptores tirosina kinasa (RTKs) y está implicado en diferentes procesos biológicos como proliferación, diferenciación, migración, adhesión y apoptosis celular. La regulación negativa de EFGR está mediada por la formación de un complejo capaz de eliminar receptores activados de la membrana plasmática y que implica la interacción de distintas macromoléculas, como endofilinas, la ubiquitina ligasa Cbl y la proteína adaptadora CIN85.
Las proteínas adaptadoras juegan un papel muy importante en los mecanismos de señalización celular, y se caracterizan por poseer en su estructura pequeños dominios modulares en tándem, a través de los cuales interaccionan con dianas moleculares dando lugar a complejos multi-proteicos. Su especificidad y afinidad por determinados ligandos va a determinar la respuesta y la eficiencia de un determinado proceso de señalización. CIN85 y su homólogo CD2AP, forman parte de una familia de proteínas adaptadoras que contienen tres dominios SH3 (SH3A, SH3B y SH3C) en su extremo amino terminal. Estos dominios SH3 son capaces de interaccionar con secuencias ¿atípicas¿ ricas en prolina, a las que pueden reconocer en dos posibles orientaciones, conocidas como tipo I y/o tipo II. Algunas proteínas como Cbl/Cbl-b y CD2 presentan estas secuencias atípicas de prolina. La interacción de CD2AP con CD2 cumple un papel importante en la polarización de células T y en la sinapsis inmunológica. También se cree que CIN85 está involucrado en este proceso debido a su presencia en células T y a que es capaz de interaccionar con CD2. Sin embargo la composición y estequiometría de los complejos que los dominios SH3 de estas proteínas adaptadoras forman con sus ligandos no están totalmente caracterizadas, pudiendo variar entre la formación de dímeros, trímeros o incluso mayores oligómeros.
Mediante el uso de RMN, ITC y SAXS, hemos podido caracterizar los diferentes complejos formados cuando el dominio amino terminal (SH3A) de las proteínas adaptadoras CD2AP y CIN85 interacciona con las secuencias atípicas de prolina presentes en las proteínas CD2 y Cbl-b, y los hemos comparado con otros estudios realizados al respecto y diferentes estructuras cristalinas presentes en la base de datos de proteínas (PDB). Nuestros experimentos muestran que el dominio SH3A de CD2AP puede formar un complejo dimérico tipo II con CD2 y complejos diméricos tipo I y tipo II con Cbl-b. Por su parte, el dominio SH3A de CIN85 también forma un complejo dimérico tipo II con CD2, pero con Cbl-b es capaz de formar un trímero donde las interacciones tipo I y tipo II tienen lugar al mismo tiempo. Estos resultados podrían explicar porqué la interacción de similares dominios SH3 con sus ligandos naturales puede regular un amplio rango de mecanismos de señalización celular involucrados en la endocitosis de tirosinas kinasas, adhesión celular y señalización en células T.
TAX1BP1 es una proteína adaptadora involucrada en el mecanismo de regulación negativo del factor de transcripción NF-kB, que es esencial para el control de procesos inflamatorios. Para ello TAX1BP1 forma parte de un complejo proteico junto con otras proteínas (A20, Itch, RNF11 y ABIN), conocido como complejo-editor de ubiquitinas, donde TAX1BP1 actúa como una proteína adaptadora capaz de reclutar substratos poliubiquitinados para la enzima A20. El extremo carboxílico terminal de TAX1BP1 contiene dos pequeños dominios modulares en tándem, conocidos como dedos de zinc, que son capaces de interaccionar con ubiquitina (UBZ, ubiquitin-binding zinc fingers: UBZ1 y UBZ2). Estos dominios son esenciales para entender el funcionamiento de TAX1BP1, sin embargo, hasta ahora, su estructura en solución y su mecanismo de interacción con ubiquitina no eran conocidos.
Para poder caracterizar la interacción de los dominios UBZ1+2 de TAX1BP1 con ubiquitina, primero ha sido necesario llevar a cabo la determinación estructural del tándem UBZ1+2 en solución mediante el uso de RMN. La estructura tridimensional de UBZ1+2 presenta las características comunes de los dedos de zinc clásicos (Cys2His2), incluyendo la coordinación tetraédrica a los átomos de zinc. Esta estructura representa el primer tándem de dominios UBZ en solución que ha sido publicado hasta el momento.
El uso de ITC, RMN, RMN paramagnético (PRE NMR) y SAXS ha sido imprescindible para la caracterización termodinámica y estructural de la interacción del tándem UBZ1+2 con ubiquitina, dando lugar a la obtención de un modelo estructural del complejo que podría explicar la capacidad de TAX1BP1 de interaccionar con distintas cadenas de poliubiquitina, lo que podría tener importantes consequencias en la regulación del factor NF-kB. La promiscuidad del tándem UBZ1+2, capaz de interaccionar con distintos tipos de cadenas de poliubiquitina (Lys48-, Lys63- y lineales) ha sido demostrada mediante el uso de BLI. Estos resultados han servido para aumentar nuestro conocimiento sobre el mecanismo de interacción de TAX1BP1 con una de sus principales dianas naturales, ubiquitina.
