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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.75.2015.tde-25112015-102054
Documento
Autor
Nome completo
Thiago Vargas Seraphim
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2015
Orientador
Banca examinadora
Borges, Júlio César (Presidente)
Carrilho, Emanuel
Garratt, Richard Charles
Murakami, Mario Tyago
Thiemann, Otavio Henrique
Título em português
Estudo estrutural da co-chaperona Aha1 (Activator of Hsp90 ATPase 1) de Leishmania braziliensis e da sua ação sobre o ciclo funcional da Hsp90
Palavras-chave em português
Aha1
Chaperonas Moleculares
Hsp90
Leishmania
Proteínas
Protozoários
Resumo em português
As chaperonas moleculares atuam no enovelamento de proteínas, montagem de complexos, prevenção/recuperação de proteínas de agregados e encaminhamento de proteínas mal enoveladas para depuração. As Hsp90 são chaperonas moleculares que atuam estabilizando proteínas relacionadas a vias de sinalização, crescimento celular, processos transcricionais e traducionais, estabilidade do genoma, entre outras, sendo essencial para a viabilidade celular. Em protozoários do gênero Leishmania, as Hsp90 são imprescindíveis no desenvolvimento, adaptação e transformação celular. Estes fatores fazem das Hsp90 alvos potenciais para o tratamento de patologias, como a leishmaniose, uma doença tropical negligenciada. As Hsp90 são homodímeros flexíveis onde cada protômero é dividido em três domínios denominados N, M e C. As Hsp90 possuem um ciclo conformacional associado ao seu ciclo funcional e sua baixa atividade ATPásica, o qual é direcionado e regulado por proteínas auxiliares, as co-chaperonas. A co-chaperona Aha1 atua estimulando a atividade ATPásica da Hsp90, participando da maturação de proteínas quinase e receptores de hormônios. O objetivo deste trabalho foi caracterizar estruturalmente a proteína Aha1 de L. braziliensis (LbAha1) e seu mecanismo de interação com a Hsp90 desse organismo (LbHsp90). A LbAha1 é formada por dois domínios, LbAha1N e LbAha1C, conectados entre si por um linker flexível. Experimentos de identificação in vivo mostraram que a LbAha1 e LbHsp90 são proteínas cognatas. A LbAha1 e as construções de seus domínios (LbAha1N e LbAha1C) recombinantes foram obtidas puras e enoveladas. A LbAha1 é estruturada em dois domínios com diferentes estabilidades, que não interagem entre si e se enovelam independentemente, porém influenciam-se reciprocamente. Em solução, a LbAha1 se comporta como um monômero alongado e possui notável flexibilidade, com dimensão suficiente para interagir com os domínios N e M da LbHsp90. A análise da interação entre a LbAha1 e LbHsp90 revelou que a associação destas proteínas é dirigida entalpicamente, ocorrendo através de interações eletrostáticas e com estequiometria de 2 moléculas de LbAha1 por dímero de LbHsp90. O mapeamento de regiões envolvidas na interação indicou que o domínio LbAha1N e o domínio M da LbHsp90 compõem o cerne da interação e somente a LbAha1 íntegra é capaz de encaminhar a LbHsp90 para um estado fechado. Experimentos de cinética enzimática mostraram que somente a LbAha1 íntegra estimula a atividade ATPásica da LbHsp90 por meio de um mecanismo cooperativo positivo. Assim, é proposto que a conexão entre os domínios da LbAha1, via linker, é essencial para o direcionamento da LbHsp90 para um estado conformacional fechado e competente na hidrólise de ATP.
Título em inglês
Structural studies of the Aha1 cochaperone (Activator of Hsp90 ATPase 1) from Leishmania braziliensis and its action on the Hsp90 functional cycle.
Palavras-chave em inglês
Aha1
Hsp90
Leishmania
Molecular chaperones
Proteins
Protozoa
Resumo em inglês
Molecular chaperones play a role in protein folding, complex assembly, prevention/recover of proteins from aggregates and targeting misfolded proteins to depuration. Hsp90 molecular chaperones work stabilizing proteins related to signaling pathways, cell growth, transcription and translation processes, genome stability, among others, and are essential to cell viability. In protozoa of the genus Leishmania, Hsp90s are indispensable for cell developing, adaptation and transformation. These factors make Hsp90s potential targets for pathologies treatment, such as leishmaniasis, a neglected tropical disease. Hsp90s are flexible homodimers and each protomer is divided into three domains named N, M and C. Hsp90s have a conformational cycle associated to its functional cycle and low ATPase activity, which is directed and regulated by auxiliary proteins, so-called cochaperones. Aha1 co-chaperone stimulates Hsp90 ATPase activity, participating on protein kinase and hormone receptors maturation. This work aimed to characterize the structure of the Aha1 from L. braziliensis (LbAha1) and its mechanism of interaction with the Hsp90 from the same organism (LbHsp90). LbAha1 is formed by two domains, LbAha1N and LbAha1C, connected to each other by a flexible linker. In vivo experiments identified LbAha1 and LbHsp90 as cognate proteins. Recombinant LbAha1 and its domains construct (LbAha1N and LbAha1C) were obtained pure and folded. LbAha1 is divided into two domains with dissimilar stabilities and they do not interact to each other. In spite of this they fold independently and influence each other reciprocally. LbAha1 behaves as an elongated monomer in solution and has a remarkable flexibility, with sufficient dimension to interact to LbHsp90 N and M domains. The analysis of the LbAha1-LbHsp90 interaction revealed that the association between these two proteins is enthalpically driven, occurring through electrostatic interactions in a stoichiometry of 2 LbAha1 molecules per LbHsp90 dimer. Domain mapping experiments indicated that LbAha1N and LbHsp90 M domains compose the core of the interaction and only full length LbAha1 is able to direct LbHsp90 toward a closed state. Enzyme kinetics experiments showed that only full length LbAha1 stimulates LbHsp90 ATPase activity through a positive cooperative mechanism. Thus, it is proposed that the connection between the LbAha1 domains, via linker, is essential to direct the LbHsp90 toward a closed and ATPase-competent conformational state.
 
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Data de Publicação
2015-11-25
 
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