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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.46.2005.tde-08022007-144340
Document
Author
Full name
Juliana Moreira de Sousa Canavez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Silva, Aline Maria da (President)
Castilho, Beatriz Amaral de
Ferro, Emer Suavinho
Marana, Sandro Roberto
Oliveira, Carla Columbano de
Title in Portuguese
Caracterização molecular da proteína DdI-2 e mapeamento de seus domínios de interação com a proteína fosfatase do tipo-1 de Dictyostelium discoideum
Keywords in Portuguese
Dictyostelium discoideum
Proteína Ddl-2
Proteína fosfatase do tipo-1
Abstract in Portuguese
A serina/treonina fosfatase do tipo 1 (PP1) é uma enzima ubíqua nas células e nos tecidos das várias espécies em que foi pesquisada e regula vários processos como metabolismo intermediário, processamento de mRNA, transcrição e apoptose. Geralmente a holoenzima PP1 é encontrada como um dímero constituído por uma subunidade catalítica conservada (PP1c) e uma ou mais subunidades reguladoras variáveis. Em mamíferos, já foram identificados mais de 50 polipeptídeos que se associam direta ou indiretamente a PP1c, gerando holoenzimas com localizações celulares e especificidades distintas. Entre estas proteínas estão inibidores citosólicos de PP1c, tais como o inibidor-1 (I-1), o inibidor-2 (I-2) e o inibidor nuclear da PP1 (NIPP-1). Ortólogos do I-2 foram descritos em microorganismos como Saccharomyces cerevisiae e Neurospora crassa. Neste trabalho nós demonstramos que o genoma da ameba social Dictyostelium discoideum possui uma única cópia do gene que codifica um ortólogo do I-2 (DdI-2). Análise através de Northern blot mostrou que o mRNA de DdI-2 é expresso durante o crescimento e ao longo de todo o ciclo de desenvolvimento, com níveis variáveis. Também demonstramos que o gene DdI-2 codifica uma verdadeira proteína inibidora da PP1c uma vez que seu produto recombinante em bactéria é capaz de inibir, com eficácia equivalente, as atividades de fosforilase fosfatase das PP1c recombinantes selvagem (DdPP1c) e mutante (DdPP1cF269C) de D. discoideum e NcPP1c de N. crassa in vitro. A proteína DdPP1cF269C apresenta características distintas da DdPP1c incluindo maior estabilidade, maior atividade de fosforilase fosfatase e maior sensibilidade frente ao inibidor caliculina A. Estas diferenças devem-se a substituição da cisteína conservada da posição 269 por uma fenilalanina, que é verificada na enzima selvagem. DdPP1c e DdPP1cF269C foram também ensaiadas na presença de INc-1L e INc-1 que são ortólogos de I-2 em N. crassa. Ambas as proteínas recombinantes purificadas exibiram efeito inibidor sobre a atividade de fosforilase fosfatase das DdPP1c recombinantes selvagem e mutante, sendo que INc-1 foi um inibidor duas vezes mais eficiente que INc-1L. Este efeito pode ser devido a um segmento de 38 aminoácidos codificado por um íntron em fase que é retido na isoforma INc-1L. Nossos dados indicam ainda que a mutação F269C não afetou a sensibilidade da DdPP1c recombinante a nenhum dos ortólogos de I-2 testados in vitro. Ensaios de duplo-híbrido utilizando a PP1c selvagem e mutante de D. discoideum (DdPP1c e DdPP1cF269C) e de N. crassa (NcPP1c) como iscas e DdI-2 como presa mostraram que estas proteínas interagiram in vivo. Quando a presa era o INc-1L ou INc-1 a interação ocorreu apenas com a NcPP1c, sendo mais forte no caso de INc-1. As regiões de DdI-2 envolvidas na interação física com a DdPP1c foram mapeadas através da expressão de proteínas truncadas no ensaio de duplo híbrido. Os experimentos apontaram que o carbóxi-terminal de ~100 aminoácidos não é essencial para a interação, mas que o somatório das diversas regiões responde pela integridade da interação.
Title in English
Molecular characterization of DdI-2 protein and domain mapping of Dictyostelium discoideum protein phosphatase type-1
Keywords in English
Ddl-2 protein
Dictyostelium discoideum
Protein phosphatase type-1
Abstract in English
The serine/threonine phosphatase of type-1 (PP1) is a ubiquous enzyme in the cells and tissues from several species studied and regulates numerous processes such as intermediate metabolism, mRNA splicing, transcription, and apoptosis. PP1 holoenzymes consist of a well-conserved catalytic subunit (PP1c) and one or more variable regulatory subunits. In mammals, more than fifty polypeptides that bind PP1c have been identified, originating holoenzymes with distinct cell locations and specificities. These proteins include cytosolic PP1c inhibitors such as inhibitor-1 (I-1), inhibitor-2 (I-2) and nuclear inhibitor of PP1 (NIPP-1). I-2 orthologs have also been described in Saccharomyces cerevisiae and Neurospora crassa. In the present work, we demonstrate that the genome of the social amoeba Dictyostelium discoideum has a single gene encoding for an I-2 ortholog (DdI-2). Northern blot analyses have shown that DdI-2 mRNA is expressed throughout Dictyostelium developmental cycle at variable levels. We also demonstrated that DdI-2 is a true PP1c inhibitor as its recombinant product is capable of inhibiting the phosphorylase phosphatase activity of wild-type PP1c (DdPP1c) and mutant (DdPP1cF269C) of D. discoideum and NcPP1c of N. crassa in vitro. DdPP1cF269C protein presents distint traits including higher stability, phosphorylase phosphatase activity and sensibility to calyculin A than the wild-type. These differences are originated from the replacement of a well conserved cisteine residue by a phenylalanine found in the wild-type. The wild-type and mutant DdPP1c have also been assayed in the presence of INc-1L and INc-1 which are orthologues to I-2 in N. crassa. Both purified recombinant proteins have shown inhibitory effects over phosphorylase phosphatase activities, with INc-1 being twice more potent than INc-1L. This might be due to the presence of an intron retention event in the latter that results in a insertion of 38 aminoacids. Our data also indicate that F269C mutation did not affect DdPP1c sensitivity to inhibition by all the three recombinant I-2 orthologues in vitro. Yeast two-hybrid assays using wild type (DdPP1c) and mutant (DdPP1cF269C) D. discoideum and N. crassa (NcPP1c) PP1c as preys and the putative inhibitor DdI-2 as a bait showed inequivocally that these proteins interacted in vivo. When the prey was INc-1 or INc-1L the interaction occured only with NcPP1c and was stronger with INc-1. The domains of DdI-2 involved in the interaction with DdPP1c were mapped by two-hybrid interaction assays with DdI-2 deleted mutants. These experiments have pointed out that the DdI-2 carboxi-terminus of ~100 aminoacids is not essential for the interaction but that the sum of all regions is responsible for the integrity of the interaction.
 
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Publishing Date
2007-02-16
 
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