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Jan 06, 2024

Sobre a interação entre lipídios e dinâmica assimétrica de um transportador ABC degenerado NBS

Volume de Biologia da Comunicação

Biologia da Comunicação volume 6, Número do artigo: 149 (2023) Citar este artigo

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As proteínas associadas à resistência a múltiplas drogas são exportadoras da família C do ABC. Eles são cruciais na farmacologia, pois transportam vários substratos através das membranas. No entanto, o papel do sítio de ligação do nucleotídeo (NBS) degenerado permanece obscuro, assim como a interação com o ambiente lipídico circundante. Aqui, propomos uma visão geral dinâmica e estrutural do MRP1 de ca. Simulações de dinâmica molecular de 110 μs. A ligação do ATP ao NBS1 provavelmente é mantida ao longo de vários ciclos de transporte. O comportamento assimétrico de NBD é assegurado pela menor transdução de sinal de NBD1 para o resto da proteína devido à ausência de conformação de bola e soquete entre NBD1 e hélices de acoplamento. Embora os lipídios circundantes desempenhem um papel ativo na comunicação alostérica entre o bolso de ligação ao substrato e os NBDs, nossos resultados sugerem que a composição lipídica tem um impacto limitado, principalmente por afetar a cinética de transporte. Acreditamos que nosso trabalho pode ser estendido a outras proteínas NBS ABC degeneradas e fornecer dicas para decifrar as diferenças mecanísticas entre os transportadores ABC.

Os transportadores de cassete de ligação a ATP (ABC) pertencem a uma das maiores superfamílias de proteínas trans-reino. A resolução estrutural de vários transportadores ABC levou a diferentes conformações (ou seja, voltada para dentro—IF, voltada para fora—OF e ocluída), que ilustram o acesso alternado como o modelo mais provável para racionalizar a translocação do substrato ao longo do ciclo de transporte1, 2,3. As estruturas do transportador ABC são feitas de pelo menos dois domínios transmembranares (TMDs) que consistem em seis hélices transmembranares (TMHs). TMDs estão ligados a dois domínios de ligação de nucleotídeos (NBDs) que são evolutivamente conservados ao longo das espécies. O ciclo de transporte ABC requer a ligação de duas moléculas de ATP e a energia liberada pela hidrólise de pelo menos uma delas3,4,5,6,7. As moléculas de ATP ligam-se na interface do dímero NBD que adota um arranjo cabeça-cauda pseudo-simétrico não covalente; permitindo a formação de dois sítios de ligação de nucleotídeos (NBSs). Ambos os NBSs são formados pelos motivos Walker A e B conservados, os loops A, Q e H de um NBD e a sequência de assinatura ABC e o loop X do outro NBD4,5,7,8.

Exceto por alguns membros (ou seja, CFTR, ABCA4, ABCD4, SUR1/2)2,3,9,10, os transportadores ABC eucarióticos são exportadores, ou seja, extrudem substratos para o compartimento extracelular. Os transportadores ABC eucarióticos costumavam ser classificados nas famílias tipo I (ABCB, ABCC, ABCD) e tipo II (ABCA, ABCG). Recentemente, as diversidades estruturais e funcionais dos transportadores ABC levaram a uma nova classificação baseada em dobras2,3 na qual os exportadores anteriores tipo I e tipo II adotam dobraduras tipo IV e V, respectivamente.

As proteínas associadas à resistência a múltiplas drogas (MRPs) são transportadores ABC degenerados do NBS3,4,5,7,8. No NBS1 não canônico, o glutamato catalítico de Walker B, a tirosina do loop A e o primeiro resíduo de glicina do motivo de assinatura ABC são mutados em resíduos de aspartato, triptofano e valina, respectivamente. Essas mutações foram associadas com atividade ATPase significativamente menor e maior afinidade de ligação ao ATP para o NBS degenerado14,7. Essas observações levaram recentemente ao desenvolvimento de um novo modelo assimétrico para a função NBD que pode afetar a dinâmica e a função de todo o transportador3,7. A função e a cinética do ABCC1/MRP1 bovino (bMRP1) foram extensivamente e minuciosamente investigadas combinando informações estruturais de experimentos de microscopia crioeletrônica (crio-EM) e transferência de energia de ressonância Förster de molécula única (smFRET)5. Apesar dos insights robustos fornecidos pela resolução da estrutura do bMRP1, foram observadas diferenças inexplicáveis ​​entre os exportadores ABCB e ABCC, parcialmente devido ao ambiente baseado em detergente não nativo usado para experimentos de bMRP17,11.