Fragmentos de tropomiosina - estudos da estabilidade conformacional e da interação cabeça-cauda

• Autor(a) principal: Paulucci, Adriana Aparecida
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46131/tde-23042018-114148/
• topic: Biofísica; Biophysics; Miosina (Estudo); Muscle proteins (Study); Myosin (Study); Proteínas musculares (Estudo)

A Tropomiosina (Tm) está diretamente envolvida no processo de regulação da contração muscular, que é controlado por um mecanismo alostérico que envolve Ca2+, troponina (Tn), actina (Ac) e miosina. A Tm é uma proteína flexível, de estrutura \"coiled-coil\", constituída de duas α-hélices com 284 aminoácidos cada uma. A molécula de Tm faz interações do tipo \"cabeça-cauda\" com outra molécula de Tm através da sobreposição de aproximadamente 8 a 15 resíduos da extremidade N- terminal de uma molécula com 8 a 15 resíduos da extremidade e-terminal da outra molécula de Tm. Desta maneira, em baixas forças iônicas, formam-se filamentos lineares através de um processo de polimerização. A estabilidade de regiões específicas da Tm pode ser importante para a sua função no controle da regulação da contração muscular. Além disso, a Tm pode ser usada como um modelo relativamente simples e de ocorrência natural para entendermos as interações intra- e intermoleculares que governam a estabilidade das \"coiled-coils\". Assim sendo, nós produzimos oito fragmentos recombinantes de Tm (Tm143-284(50HW), Tm189-284(50Hw), Tm189-284, Tm220-284(50HW), Tm220-284, Tm143-235, Tm167-260 e Tm143-260) e um peptídeo sintético (Ac-Tm215-235) com a finalidade de investigar as estabilidades conformacionais relativas das diferentes regiões derivadas da metade C-terminal da proteína, a qual é conhecida por sua interação com o complexo troponina. Experimentos de ultracentrifugação analítica mostram que os fragmentos que incluem os últimos 24 resíduos da molécula (Tm143-284(50HW), Tm189-284(50HW), Tm220-284(50HW), Tm220-284) estão completamente dimerizados a 10 µM (concentração do dímero em 50 mM de tampão fosfato, pH 7,0; 100 mM de NaCI; 0,5 mM de DTT e 0,5 mM de EDTA, 10°C), enquanto que fragmentos que não possuem o e-terminal nativo (Tm143-235, Tm167-260 e Tm143-260) se encontram em equilíbrio monômero-dímero nestas condições. A presença de trifluoroetanol promove uma diminuição na razão [θ]222/[θ]208, observada por dicroísmo circular, em todos os fragmentos e induz a formação de trímeros estáveis apenas para aqueles contendo os resíduos 261-284. Estudos de desnaturação por uréia, acompanhados por dicroísmo circular e fluorescência, mostram que os resíduos 261-284 da tropomiosina são muito importantes para estabilidade da metade C-terminal da molécula. Além do mais, a ausência desta região promove um aumento na cooperatividade do desenovelamento induzido por uréia. Os experimentos de desnaturação por temperatura e por uréia mostram que o fragmento Tm143-235 é relativamente instável quando comparado com outros fragmentos de mesmo tamanho. Nós identificamos alguns fatores que podem estar contribuindo para a particular instabilidade desta região, incluindo repulsões inter-hélices entre resíduos em posições g e e\' da repetição heptapeptídica, um resíduo carregado na interface hidrofóbica da \"coiled-coil\" e por fim, uma grande fração de resíduos β-ramificados localizados em posições d. Sabe-se que a não acetilação do N-terminal da molécula de Tm, bem como a ausência de alguns resíduos na sua extremidade C-terminal, fazem com que a Tm deixe de sofrer polimerização. Entretanto, trabalhos anteriores realizados em nosso laboratório haviam mostrado que um fragmento de Tm recombinante (ASTm1-260), contendo a fusão dipeptídica Ala-Ser (que é conhecida por restaurar a capacidade de polimerização de Tm não acetiladas no N-terminal), polimerizava-se mais do que a proteína recombinante de tamanho integral (ASTm), apesar da deleção dos últimos 24 aminoácidos C-terminais. Para investigar com mais detalhes a natureza da interação cabeça-cauda, nós construímos dois fragmentos que compreendem a metade N-terminal da molécula de Tm, ASTm1-142 e nfTm1-142, o primeiro deles contendo uma fusão dipeptídica AS no N-terminal e o segundo com o N-terminal não acetilado, sem a fusão dipeptídica. Estes dois fragmentos foram empregados em ensaios de interação cabeça-cauda, realizados através de ensaios de desnaturação térmica acompanhados por dicroísmo circular, juntamente com três fragmentos da região C-terminal da Tm. Dois dos fragmentos e-terminais acabam na posição 260 (Tm167-260 e Tm143-260) e um deles termina na posição 284 (Tm220-284), que corresponde ao C-terminal nativo da proteína. Os resultados mostram que ocorre uma interação cabeça-cauda entre o fragmento N-terminal ASTm1-142 e todos os fragmentos C-terminais utilizados neste estudo. As moléculas recombinantes de Tm que terminam na posição 260 são, de fato, capazes de fazer interações cabeça-cauda independentemente do fato de elas se apresentarem instáveis nas condições estudadas. Inclusive, após a interação, ocorre um aumento considerável na estrutura a-hélice, o que se dá preferencialmente nos fragmentos C-terminais.