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Investigação da interação molecular entre TRAP-1 e Cyp-D, um dos centros de controle da homeostase mitocondrial
Eduardo Feliciano de Lima Santos, Marina del Giudice, Júlio César Borges, Carlos Henrique Inácio Ramos, Lisandra Marques Gava Borges

Última alteração: 2021-03-18

Resumo


Proteínas são biomoléculas responsáveis por diversas funções nas células, sendo essenciais na manutenção da homeostase celular. A TRAP-1 é uma chaperona molecular mitocondrial, responsável pela manutenção da homeostase mitocondrial [1,2,3]. A CyP-D é uma das ciclofilinas presentes em humanos, e possui um papel de co-chaperona, regulando diversos mecanismos de atividade de chaperonas além de outras proteínas [4]. Ambas, TRAP-1 e CyP-D são alvos de grande interesse [1,2,5,6,7,8], pois estão relacionadas com o fenômeno da permeabilidade transitória mitocondrial, presente em alguns cenários patológicos, e podem ser envolvidos em possíveis abordagens de combate a doenças, como o câncer. O principal objetivo desse trabalho é avaliar a interação entre as duas proteínas recombinantes humanas. Para tal, fez-se uso de técnicas de expressão heteróloga e purificação para a obtenção das proteínas, seguida pela análise por gel filtração analítica e por pulldown para avaliação da interação proteína-proteína.

A expressão heteróloga das proteínas foi realizada em E. coli, seguida pela extração por um processo de lise mecânico-enzimática e posterior purificação por cromatografia líquida. Primeiramente foi realizada uma cromatografia de afinidade por metal imobilizado [9] seguida por uma cromatografia de exclusão molecular [10]. A eficiência dos processos foi verificada por eletroforese em gel de poliacrilamida desnaturante (SDS-PAGE) e a determinação da concentração das proteínas puras foi realizada por medidas espectrofotométricas. Ambas as proteínas foram caracterizadas por meio do processo de gel filtração analítica e finalmente, a interação foi avaliada por pulldown [11].

A análise dos processos de obtenção das proteínas demonstra que ambas foram produzidas com sucesso. A gel filtração analítica indicou que a proteína TRAP-1 é um dímero assimétrico em solução e Cyp-D um monômero globular, dados corroborados pela literatura. O pulldown confirmou a interação física entre as proteínas em todas as condições testadas. Alguns objetivos não foram iniciados devido a suspensão das atividades diante do cenário da pandemia, mas estão listados como perspectivas futuras de continuidade desse projeto, onde se encaixam a análise da interação por gel filtração analítica, assim como as caracterizações estruturais das proteínas, individualmente e complexadas, por dicroísmo circular, fluorescência e calorimetria de titulação isotérmica. A confirmação dessa interação e futuro detalhamento de seus parâmetros moleculares  e termodinâmicos irá contribuir para o entendimento do correto funcionamento maquinaria celular. Tais informações permitirão a compreensão da atuação dessas proteínas tanto no funcionamento organelar normal, como em cenários patológicos o que,  por sua vez, abre caminho para a proposição de diferentes abordagens que visem solucionar esses desafios enfrentados pelas ciências médicas.


Palavras-chave


Chaperonas moleculares; interação proteína-proteína.

Referências


[1]  D. C. Altieri, G. S. Stein, J. B. Lian, and L. R. Languino, “TRAP-1, the mitochondrial Hsp90,” Biochim. Biophys. Acta - Mol. Cell Res., vol. 1823, no. 3, pp. 767–773, 2012.

[2]  A. Hoter, M. E. El-Sabban, and H. Y. Naim, “The HSP90 family: Structure, regulation, function, and implications in health and disease,” Int. J. Mol. Sci., vol. 19, no. 9, 2018.

[3]  I. Leav et al., “Cytoprotective mitochondrial chaperone TRAP-1 as a novel molecular target in localized and metastatic prostate cancer,” Am. J. Pathol., vol. 176, no. 1, pp. 393–401, 2010.

[4]  T. Briston, D. L. Selwood, G. Szabadkai, and M. R. Duchen, “Mitochondrial Permeability Transition: A Molecular Lesion with Multiple Drug Targets,” Trends in Pharmacological Sciences, vol. 40, no. 1. Elsevier, pp. 50–70, 01-Jan-2019.

[5]  D. C. Altieri, “Hsp90 regulation of mitochondrial protein folding: From organelle integrity to cellular homeostasis,” Cell. Mol. Life Sci., vol. 70, no. 14, pp. 2463–2472, 2013.

[6]  I. Masgras, C. Sanchez-Martin, G. Colombo, and A. Rasola, “The Chaperone TRAP1 As a Modulator of the Mitochondrial Adaptations in Cancer Cells,” Front. Oncol., vol. 7, no. March, pp. 1–10, 2017.

[7]  D. C. Altieri, S. J. Doxsey, J. Plescia, B. H. Kang, T. Dohi, and J. Rosa, “Regulation of Tumor Cell Mitochondrial Homeostasis by an Organelle-Specific Hsp90 Chaperone Network,” Cell, vol. 131, no. 2, pp. 257–270, 2007.

[8]  J. C. Ghosh, M. D. Siegelin, T. Dohi, and D. C. Altieri, “Heat shock protein 60 regulation of the mitochondrial permeability transition pore in tumor cells,” Cancer Res., vol. 70, no. 22, pp. 8988–8993, 2010.

[9]  J. Porath, J. Carlsson, I. Olsson, and G. Belfrage, “Metal chelate affinity chromatography, a new approach to protein fractionation.,” Nature, vol. 258, no. 5536, pp. 598–599, 1975.

[10]   GE Healthcare. Life Sciences Handbook (http://www.gelifesciences.com/).

[11]   GE Healthcare. Gel Filtration Calibration Kits - Product booklet (28-4038-41 Low Molecular Weight / 28-4038-42 High Molecular Weight)   (http://www.gelifesciences.com/protein-purification)