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proteína tetramérica

La formación del tetrámero de sorbitol deshidrogenasa a partir de sus monómeros a través de dímeros. Una proteína tetramérica es una proteína con una estructura cuaternaria de c...

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Dos subunidades proteicas se unen para formar un dímero. Dos dímeros se unen luego para formar el tetrámero final.
La formación del tetrámero de sorbitol deshidrogenasa a partir de sus monómeros a través de dímeros.

Una proteína tetramérica es una proteína con una estructura cuaternaria de cuatro subunidades (tetramérica). Los homotetrámeros tienen cuatro subunidades idénticas (como la glutatión S-transferasa ), y los heterotetrámeros son complejos de subunidades diferentes. Un tetrámero puede estar formado por dos subunidades homodiméricas (como la sorbitol deshidrogenasa ) o dos subunidades heterodiméricas (como la hemoglobina ).

Interacciones de subunidades en tetrámeros

Las interacciones entre las subunidades que forman un tetrámero están determinadas principalmente por la interacción no covalente . [ 1 ] Los efectos hidrofóbicos , los enlaces de hidrógeno y las interacciones electrostáticas son las fuentes principales de este proceso de unión entre subunidades. Para las proteínas homotetraméricas como la sorbitol deshidrogenasa (SDH), se cree que la estructura ha evolucionado pasando de una estructura monomérica a una dimérica y finalmente a una tetramérica. El proceso de unión en la SDH y muchas otras enzimas tetraméricas puede describirse mediante la ganancia de energía libre que puede determinarse a partir de la tasa de asociación y disociación. [ 1 ] La imagen anterior muestra el ensamblaje de las cuatro subunidades (A, B, C y D) en la SDH.

Enlaces de hidrógeno entre subunidades

Se ha demostrado que las redes de enlaces de hidrógeno entre subunidades son importantes para la estabilidad de la estructura proteica cuaternaria tetramérica . Por ejemplo, un estudio de la SDH que utilizó diversos métodos, como alineamientos de secuencias de proteínas , comparaciones estructurales, cálculos de energía, experimentos de filtración en gel y experimentos de cinética enzimática, pudo revelar una importante red de enlaces de hidrógeno que estabiliza la estructura cuaternaria tetramérica en la SDH de mamíferos . [ 1 ]

Tetrámeros en inmunología

En inmunología , los tetrámeros de MHC se utilizan en ensayos de tetrámeros para cuantificar el número de linfocitos T antígeno-específicos (especialmente linfocitos T CD8+ ). Los tetrámeros de MHC se basan en moléculas recombinantes de clase I que, mediante la acción de la enzima bacteriana BirA, han sido biotiniladas . Estas moléculas se pliegan con el péptido de interés y β2M , y se tetramerizan mediante estreptavidina marcada con fluorescencia . (La estreptavidina se une a cuatro biotinas por molécula). Este reactivo de tetrámero marca específicamente los linfocitos T que expresan receptores de linfocitos T específicos para un complejo péptido-MHC determinado. Por ejemplo, un tetrámero Kb/FAPGNYPAL se une específicamente a los linfocitos T citotóxicos específicos del virus Sendai en un ratón C57BL/6 . Las respuestas antígeno-específicas se pueden medir como linfocitos T CD8+, tetrámero+ como fracción del total de linfocitos CD8+.

La razón para usar un tetrámero, en lugar de una sola molécula de MHC de clase I marcada, es que los tetrámeros tetraédricos pueden unirse a tres TCR a la vez, lo que permite una unión específica a pesar de la baja afinidad (1 micromolar) de la interacción típica entre el péptido de clase I y el TCR. También se pueden fabricar tetrámeros de MHC de clase II , aunque son más difíciles de manipular en la práctica. [ 2 ]

Homotetrámeros y heterotetrámeros

Un complejo homotetramérico, la beta-glucuronidasa (una glucosidasa ). Cada subunidad tiene la misma secuencia de aminoácidos .
La molécula heterotetramérica hemoglobina , compuesta por cuatro subunidades de dos tipos diferentes (de color rojo y azul ).

Un homotetrámero es un complejo proteico formado por cuatro subunidades idénticas que están asociadas pero no unidas covalentemente. [ 3 ] Por el contrario, un heterotetrámero es un complejo de cuatro subunidades donde una o más subunidades difieren. [ 4 ]

Algunos ejemplos de homotetrámeros son:

Ejemplos de heterotetrámeros incluyen la hemoglobina ( en la imagen ), el receptor NMDA , algunas acuaporinas , [ 7 ] algunos receptores AMPA , así como algunas enzimas . [ 8 ]

Purificación de heterotetrámeros

La cromatografía de intercambio iónico es útil para aislar ensamblajes proteicos heterotetraméricos específicos, lo que permite la purificación de complejos específicos según el número y la posición de las etiquetas peptídicas cargadas. [ 9 ] [ 10 ] La cromatografía de afinidad de níquel también puede emplearse para la purificación de heterotetrámeros. [ 11 ]

Complementación intragénica

Múltiples copias de un polipéptido codificado por un gen a menudo pueden formar un agregado denominado multímero. Cuando un multímero se forma a partir de polipéptidos producidos por dos alelos mutantes diferentes de un gen en particular, el multímero mixto puede exhibir una mayor actividad funcional que los multímeros no mixtos formados por cada uno de los mutantes por separado. Cuando un multímero mixto muestra una mayor funcionalidad en relación con los multímeros no mixtos, el fenómeno se denomina complementación intragénica . En humanos, la argininosuccinato liasa (ASL) es una enzima homotetramérica que puede experimentar complementación intragénica. Un trastorno de ASL en humanos puede surgir de mutaciones en el gen ASL , particularmente mutaciones que afectan el sitio activo de la enzima tetramérica. El trastorno de ASL se asocia con una considerable heterogeneidad clínica y genética, que se considera que refleja la extensa complementación intragénica que ocurre entre diferentes pacientes. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

Referencias

  1. 1 2 3 Hellgren M, Kaiser C, de Haij S, Norberg A, Höög JO (diciembre de 2007). "Una red de enlaces de hidrógeno en la sorbitol deshidrogenasa de mamíferos estabiliza el estado tetramérico y es esencial para el poder catalítico" . Cellular and Molecular Life Sciences . 64 (23): 3129– 3138. doi : 10.1007/s00018-007-7318-1 . PMC 11136444. PMID 17952367. S2CID 22090973 .   
  2. ↑ Dolton G, Tungatt K, Lloyd A, Bianchi V, Theaker SM, Trimby A, et al. (septiembre de 2015). " Más trucos con tetrámeros: una guía práctica para teñir células T con multímeros de péptido-MHC" . Immunology . 146 (1): 11–22 . doi : 10.1111/imm.12499 . PMC 4552497. PMID 26076649 .   
  3. ↑ "Término GO: homotetramerización de proteínas" . YeastGenome. Archivado del original el 27 de septiembre de 2011. Consultado el 14 de mayo de 2011 .
  4. ↑ "Término GO: heterotetramerización de proteínas" . YeastGenome. Archivado del original el 27 de septiembre de 2011. Consultado el 14 de mayo de 2011 .
  5. ↑ Watanabe M, Blobel G (abril de 1989). "El factor citosólico purificado de Escherichia coli es necesario y suficiente para la exportación de una preproteína y es un homotetrámero de SecB" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 86 (8 ) : 2728– 2732. Bibcode : 1989PNAS...86.2728W . doi : 10.1073/pnas.86.8.2728 . PMC 286991. PMID 2649892 .  
  6. ↑ Warren MA, Kucharski LM, Veenstra A, Shi L, Grulich PF, Maguire ME (julio de 2004). "El transportador de Mg2+ CorA es un homotetrámero" . Journal of Bacteriology . 186 (14): 4605– 4612. doi : 10.1128/JB.186.14.4605-4612.2004 . PMC 438605. PMID 15231793 .  
  7. ↑ Neely JD, Christensen BM, Nielsen S, Agre P (agosto de 1999). "Composición heterotetramérica de los canales de agua de la acuaporina-4". Biochemistry . 38 (34): 11156– 11163. doi : 10.1021/bi990941s . PMID 10460172 . 
  8. ↑ Chang TH, Hsieh FL, Ko TP, Teng KH, Liang PH, Wang AH (febrero de 2010). "Estructura de una geranil pirofosfato sintasa heterotetramérica de la menta (Mentha piperita) revela la regulación entre subunidades" . The Plant Cell . 22 (2): 454– 467. Bibcode : 2010PlanC..22..454C . doi : 10.1105/tpc.109.071738 . PMC 2845413. PMID 20139160 .  
  9. ↑ Sakash JB, Kantrowitz ER (septiembre de 2000). "La contribución de las interacciones individuales entre cadenas a la estabilización de los estados T y R de la aspartato transcarbamoilasa de Escherichia coli" . The Journal of Biological Chemistry . 275 (37): 28701– 28707. doi : 10.1074/jbc.M005079200 . PMID 10875936 . 
  10. ↑ Fairhead M, Krndija D, Lowe ED, Howarth M (enero de 2014). "Emparejamiento plug-and-play mediante estreptavidinas divalentes definidas" . Journal of Molecular Biology . 426 (1): 199– 214. doi : 10.1016/j.jmb.2013.09.016 . PMC 4047826. PMID 24056174 .  
  11. ↑ Howarth M, Chinnapen DJ, Gerrow K, Dorrestein PC, Grandy MR, Kelleher NL, et al. (abril de 2006). "Una estreptavidina monovalente con un único sitio de unión a biotina femtomolar" . Nature Methods . 3 (4): 267– 273. doi : 10.1038/nmeth861 . PMC 2576293. PMID 16554831 .   
  12. ↑ Turner MA, Simpson A, McInnes RR, Howell PL (agosto de 1997). "Argininosuccinato liasa humana: una base estructural para la complementación intragénica" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 94 (17): 9063– 9068. Bibcode : 1997PNAS...94.9063T . doi : 10.1073/pnas.94.17.9063 . PMC 23030. PMID 9256435 .  
  13. ↑ Yu B , Howell PL (octubre de 2000). "Complementación intragénica y la estructura y función de la argininosuccinato liasa" . Cellular and Molecular Life Sciences . 57 (11): 1637– 1651. doi : 10.1007/PL00000646 . PMC 11147086. PMID 11092456. S2CID 1254964 .   
  14. ↑ Yu B, Thompson GD, Yip P, Howell PL, Davidson AR (diciembre de 2001). "Mecanismos para la complementación intragénica en el locus de la argininosuccinato liasa humana". Biochemistry . 40 (51): 15581– 15590. doi : 10.1021/bi011526e . PMID 11747433 . 
  • Grupo de células T - Universidad de Cardiff
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