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Caracterização bioquímica e biofísica de proteínas específicas envolvidas no SL trans-splicing de Trypanosoma brucei
(2016-10-31) Silva, Ivan Rosa e
O SL trans-splicing (do inglês, spliced leader trans-splicing) catalisado pelo spliceossomo em Trypanosoma brucei é responsável pelo processamento dos pré-mRNAs policistrônicos em mRNAs maduros. Esta maquinaria é associada a partir de pequenas partículas ribonucleoproteicas nucleares (snRNPs) U1, U2, U4/U6 e U5 constituídas de pequenos RNAs nucleares (snRNAs), um complexo canônico de sete proteínas Sm (SmB, SmD3, SmD1, SmD2, SmE, SmF e SmG) e fatores proteicos específicos. O núcleo de proteínas Sm de T. brucei apresenta variações com funções desconhecidas, como a substituição do heterodímero SmD3/SmB por Sm16,5K/Sm15K na snRNP U2, e de SmD3 por SSm4 na snRNP U4. Na primeira parte deste trabalho, investigou-se a interação destes diferentes complexos Sm recombinantes com os snRNAs U2, U4 e U5 obtidos por transcrição in vitro. Todos os complexos apresentaram alta afinidade pelo snRNA cognato. Observou-se, ainda, que apenas o núcleo Sm que contém Sm16,5K/Sm15K associado ao snRNA U2 interage com alta afinidade com U2A/U2B. Adicionalmente, foi obtida a estrutura cristalográfica de U2A/U2B de T. brucei, que revela uma organização similar àquela já descrita para ortólogas de Homo sapiens. Entretanto, há um desvio de pelo menos 6 Å no ponto médio da alça carregada positivamente no domínio RRM de U2B para a acomodação do snRNA U2. Além disso, observou-se uma longa hélice-α adicional na extremidade C-terminal de U2A. A análise dos três núcleos Sm de T. brucei a partir da combinação de modelagem molecular e espalhamento de raios-X a baixo ângulo revela estruturas de barril-β altamente torcido com interior carregado positivamente para interação com snRNAs. A principal diferença entre as estruturas encontra-se nas extremidades C- e N-terminal dos variantes de proteínas Sm, possivelmente para interação com U2A no braço 1 do spliceossomo, no caso de Sm15K/Sm16,K, e com U5-220K e U5-200K no corpo do spliceossomo, no caso de SSm4. Na segunda parte deste trabalho, a expressão homóloga da proteína U5-200K de T. brucei completa e do produto truncado no seu cassete helicase/ATPase/Sec63 N-terminal levou à copurificação de um subcomplexo de snRNP U5 composto por U5-220K, U5-116K, U5-40K e U5-Cwc21, sendo que a proteína recombinante completa ainda copurificou as proteínas Sm. Experimentos de imunolocalização mostraram que a proteína U5-200K truncada não é direcionada ao núcleo, como é o caso da proteína completa. As células que expressam a proteína truncada apresentaram um defeito de crescimento significativo, e os processamentos de pré-mRNA por cis- e SL trans-splicing foram ligeiramente afetados, já que a proteína truncada não entra no núcleo, onde deveria exercer sua atividade. Os resultados apresentados indicam a formação de um subcomplexo de snRNP U5 ainda no citoplasma, sendo que as proteínas Sm devem ser um sinal para o seu transporte nuclear mediado por importina-β. Em leveduras, a proteína Aar2 substitui U5-200K no citoplasma, regulando assim a biogênese de snRNP U5, porém esta proteína não foi identificada em T. brucei. Os resultados apresentados neste trabalho contribuem como o primeiro estudo estrutural de proteínas spliceossomais de um parasita do homem e também com novas informações sobre a biogênese das partículas ribonucleoproteicas U2 e U5 de T. brucei.
Estudos biofísicos da Selenofosfato Sintetase de Escherichia coli e investigação de seu papel na via de biossíntese de Selenocisteínas
(2012-03-23) Silva, Ivan Rosa e
A principal forma biológica do selênio em vários organismos é o aminoácido Selenocisteína (Sec, U), que é incorporado em um polipeptídio emergente em códons UGA específicos. Em Escherichia coli, esta incorporação requer os genes que codificam para Seril-tRNA Sintetase (SerRS), Selenocisteína Sintase (SELA), um tRNASec específico (SELC), Selenofosfato Sintetase (SELD) e um fator de elongação de transcrição específico (SELB). A proteína Selenofosfato Sintetase (EC 2.7.9.3) pertence à família AIRS, de proteínas que têm o ATP como substrato, e produz o composto biologicamente ativo doador de selênio, o monoselenofosfato, a partir de ATP e seleneto. O gene selD em E. coli tem 1041 pares de bases e codifica uma proteína com 347 aminoácidos e massa molecular de 37 kDa. A fase aberta de leitura do gene selD foi amplificada do DNA genômico de E. coli e clonada em vetor de expressão pet28a(+) (Novagen). A proteína recombinante foi superexpressa em E. coli por indução com IPTG e purificada por cromatografia de afinidade por ligação a metal e a fração eluída foi concentrada por ultrafiltração. Em seguida, o produto foi submetido à clivagem da cauda de histidinas com Trombina. Para purificar o produto de reação de clivagem com protease e para estimar sua massa molecular e estado oligomérico, empregou-se cromatografia de exclusão molecular. A proteína pura foi utilizada em experimentos de Gel Nativo e em estudos das suas propriedades hidrodinâmicas realizados por meio de Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS), Espalhamento de Raios-X a Baixo Ângulo (SAXS) e Ultracentrifugação Analítica (AUC). Os resultados obtidos revelam uma mistura de oligômeros em solução, em um equilíbrio dímero-tetrâmero e tetrâmero-octâmero. Um modelo tridimensional para o homodímero de SELD de E. coli foi obtido por Modelagem Molecular e suas propriedades hidrodinâmicas preditas concordam com aquelas obtidas experimentalmente. Adicionalmente, triagens de condições de cristalização da proteína revelaram condições em que a proteína cristaliza na forma de pequenas agulhas e ensaios de otimização por variação da concentração de agente precipitante e pH não resultaram em monocristais adequados para difração de raios-X. A análise do papel da SELD na via de biossíntese de Selenocisteínas levanta a hipótese de que esta proteína deve entregar o monoselenofosfato para o complexo SELA-SELC de modo que o selênio seja incorporado para formação do aminoácido Selenocisteína, já que os compostos de selênio são tóxicos quando estão livres na célula. Portanto, a investigação da interação da SELD com o complexo SELA-SELC foi observada pelo monitoramento da anisotropia de fluorescência do complexo SELA-SELC mediante titulação de SELD. A análise local da interação para manutenção do complexo SELD-SELA-SEC foi feita por meio de espectrometria de massas com troca H/D, que revelou possíveis sítios de interação na superfície da SELD. Os resultados mostrados neste trabalho ampliam o conhecimento sobre a via de biossíntese de Selenocisteína, revelando detalhes da interação da SELD com o complexo SELA-SELC.