Cercetătorii identifică un „frână moleculară” care ține sub control proteina TMEM63B
O echipă de cercetători de la Institute of Science Tokyo a identificat mecanismul molecular prin care proteina TMEM63B, o scramblază lipidică mecanosensibilă, rămâne inactivă în condiții de repaus. Studiul, publicat în Journal of Biological Chemistry, arată că o regiune autoinhibitorie din coada C-terminală a proteinei acționează ca o frână moleculară ce previne activarea nedorită a acesteia.
Membrana plasmatică este o barieră flexibilă care înconjoară și protejează celulele, menținând o distribuție controlată a lipidelor între straturile sale intern și extern. Această asimetrie este importantă pentru funcționarea normală a celulei, însă, în anumite condiții, scramblazele lipidice o perturbă rapid, mutând fosfolipidele între cele două fețe ale membranei. De aceea, celulele trebuie să regleze activitatea acestor proteine.
Rolul cozii C-terminale în reglarea proteinei
Cercetarea, coordonată de Megumi Nishimura, lectorul Yugo Miyata și profesorul Katsumori Segawa din Departamentul de Chimie Medicală al Institutului de Cercetare Integrată de la Science Tokyo, în colaborare cu profesorul asociat Norimichi Nomura de la Universitatea Kyoto și profesorul Tomohiro Nishizawa de la Universitatea Municipală Yokohama, s-a concentrat pe modul în care TMEM63B rămâne inactivă atunci când membrana este în repaus.
Echipa a investigat inițial anticorpul YN9303-24, despre care se știa că promovează conformația deschisă a proteinei TMEM63B. Folosind proteine himerice, versiuni scurtate progresiv ale cozii C-terminale și deleții țintite de aminoacizi, cercetătorii au stabilit că locul de legare al anticorpului se află în coada C-terminală intracelulară a proteinei. Ei au identificat un motiv scurt de trei aminoacizi, numit AQV, la pozițiile 773–775, recunoscut de anticorp, și au descoperit că secvența vecină LQD de la reziduurile 776–778 este importantă pentru controlul proteinei.
Eliminarea celor trei aminoacizi LQD a făcut proteina continuu activă, producând scrambling lipidic chiar și fără stimulare membranară. Experimente suplimentare au identificat leucina de la poziția 776 (Leu776) ca reziduu cheie care influențează conformația și activitatea proteinei.
Efectul substituirii Leu776
Înlocuirea Leu776 cu alanină a crescut considerabil expunerea fosfatidilserinei (PS) la suprafața celulei. În condiții de repaus, PS se află în mod normal predominant pe fața internă, citoplasmatică, a membranei plasmatice. Modificările aduse vecinilor Gln777 sau Asp778 nu au produs efecte semnificative. Creșterea absorbției de fosfatidilcolină fluorescentă a oferit dovezi suplimentare că scramblingul lipidic a fost intensificat în proteina mutantă.
„Coada C-terminală funcționează ca o frână moleculară, menținând TMEM63B inactivă în condiții de repaus, până când schimbările din membrană permit activarea ei”, explică Segawa.
Implicații structurale și pentru bolile neurologice
Analiza structurală a ajutat la explicarea modului în care acționează această frână. În structura în stare deschisă, motivul AQVLQD se află lângă două helice intracelulare, IL2H2 și IL2H3, care fac parte dintr-un domeniu intracelular asemănător unei grinzi al proteinei TMEM63B. Leu776 este aproape de mai mulți reziduuri hidrofobe din aceste helice, ceea ce sugerează că interacțiunile dintre coada C-terminală și domeniul intracelular ar putea ajuta la stabilizarea stării inactive. Când aceste interacțiuni sunt perturbate, restricția asupra TMEM63B poate fi eliberată, permițând activarea căii de translocare a lipidelor.
Acest mecanism are implicații și pentru bolile neurologice. Studii anterioare au asociat mutații ale TMEM63B legate de boli cu tulburări de neurodezvoltare și neurodegenerative. „Înțelegerea modului în care coada C-terminală restricționează TMEM63B ne oferă o imagine mai clară asupra felului în care activarea inadecvată a acestei scramblaze ar putea perturba funcția membranei și ar putea contribui la tulburări neurologice”, notează Segawa.
În ansamblu, studiul relevă un principiu de reglare a TMEM63B: coada C-terminală acționează ca o frână moleculară. În condiții de repaus, această regiune menține scramblaza inactivă. Perturbarea unei părți critice a cozii, în special a Leu776, eliberează frâna și declanșează scrambling lipidic continuu. Rezultatele oferă un cadru pentru înțelegerea reglării TMEM63B și pot ghida studii viitoare privind rolul său în boli și potențiale terapii.
