Estructura y Dinámica de Proteínas

El Laboratorio de Expresión y Plegado Proteico

proteinas 1

Marco conceptual

Las proteínas y los ácidos nucleicos –polímeros biológicos con secuencias específicas– constituyen el aspecto esencial de la vida tal como la conocemos. El estudio de la relación secuencia–estructura–función ha sido el factor principal para el desarrollo de las ciencias biológicas en las dos últimas centurias.

Aunque se conoce con exquisito detalle la secuencia, estructura tridimensional y función de gran cantidad de proteínas, no existe aún una teoría unificada y comprensiva que explique cómo la diversidad de secuencias proteicas genera las distintas estructuras y éstas todas las funciones biológicas. Sólo con una teoría robusta sobre la estructura tridimensional proteica puede ser debidamente aprovechada la ingente información cruda que resulta de los proyectos genómicos y proteómicos. Además, el diseño racional de fármacos y otras moléculas con actividad biológica requiere por definición la comprensión y modelado de disposición espacial de los átomos, de las interfaces resultantes y de las interacciones entre las proteínas y el solvente.

Nuestra investigación apunta principalmente a comprender los mecanismos físicoquímicos que dan lugar a la estructura o plegado proteicos. Utilizando modelos teóricos, aplicaciones computacionales, cristalografía de Rayos X, experimentos biofísicos y bioquímicos cuantificamos el efecto que las mutaciones en la secuencia ejercen sobre el plegado y la actividad biológica. Esperamos contribuir al entendimiento del plegado proteico y su evolución en general, pero además aplicamos nuestra investigación al esclarecimiento de problemas biológicos específicos.

Integrantes

Mario Roberto Ermácora, Investigador Principal Conicet

Raúl Ferreyra, Investigador Adjunto Conicet

Pamela L. Toledo, Becaria Doctoral Conicet

Alejo Gianotti, Becario Doctoral

Leandro Grille, Becario Doctoral

Ramiro E. Llovera, Profesional Adjunto, Conicet

Ejemplos de investigaciones recientes

Estructura y función de ICA512

ICA512 es un receptor del gránulo de secreción dela célula pancreática y tiene un rol principal en la regulación y secreción de insulina. Es una proteína de membrana con múltiples dominios y casi mil residuos. Se conoce sólo una parte de su estructura tridimensional y de sus funciones. Nos encontramos abocados a elaborar un modelo de la estructura completa del receptor y a desentrañar las funciones de cada uno de sus dominios. Las publicaciones más recientes del laboratorio en este tema son:

Primo et al. (2011) Protein-protein interactions in crystals of the human receptor-type protein tyrosine phosphatase ICA512 ectodomain, PLoS ONE. 6, e24191

Torchio et al (2012) Equilibrium unfolding of the PDZ domain of beta2-syntrophin, Biophys. J. 102, 2835-44

Noguera et al. (2013) Biophysical characterization of the membrane-proximal ectodomain of phogrin, Protein and peptide letters. 20, 1009–1017

Noguera et al. (2015) X-ray structure of the mature ectodomain of phogrin, J. Struct Func. Gen. 16, 1-9.

Torkko et al. (2015) Stability and targeting of proICA512/IA-2 to insulin secretory granules requires beta4-sheet mediated dimerization of its ectodomain in the endoplasmic reticulum. Mol. Cell. Biol. 35: 914-927.

Sosa et al (2016). Biochemical, biophysical, and functional properties of ICA512/IA-2 RESP18 homology domain. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics (in press).

 

Proteinas que unen lípidos

Los compuestos lipídicos son prácticamente insolubles en el citoplasma celular y para poder ser metabolizados o ejercer su rol estructural o de señalización deben difundir formando complejos con proteinas especializadas. Nuestro laboratorio investiga desde hace veinticinco años las propiedades estructurales y funcionales de dichas proteínas. Algunas de las publicaciones más recientes del laboratorio en este tema son:

Falomir Lockhart et al. (2009) Fatty acid transfer from Yarrowia lipolytica sterol carrier protein 2 to phospholipid membranes, Biophys. J. 97, 248–256

Burgardt et al. (2009). Biophysical characterisation and urea-induced unfolding of recombinant Yarrowia lipolytica sterol carrier protein-2. Biochim. Biophys. Acta, 1794, 1115–1122

Perez De Berti et al (2013) The crystal structure of Sterol Carrier Protein 2 from Yarrowia lipolytica and the evolutionary conservation of a large, non–specific lipid–binding cavity, J. Struct Func. Gen. 14, 145-153.

Estados plegados de proteínas modelo

El proceso de plegado proteico está lejos de ser comprendido y más lejos aún de ser predicho a partir de las secuencias proteicas. En este tema, nuestro laboratorio estudia el efecto de las mutaciones sobre la reacción de plegado. Algunas de las publicaciones recientes de nuestro grupo en este tema son:

Risso et al. (2009) Re-engineering a beta-lactamase using prototype peptides from a library of local structural motifs, Protein Sci. 18, 440-9

Santos et al. (2009) Structural selection of a native fold by peptide recognition. Insights into the thioredoxin folding mechanism, Biochemistry. 48, 595-607

Risso et al. (2012) X-ray evidence of a native state with increased compactness populated by tryptophan-less B. licheniformis beta-lactamase, Protein Sci. 21, 964-76