Caracterización estructural y funcional del dímero de la chaperona HSP70 humana

Resumen

Las HSP (heat shock protein) son chaperonas moleculares indispensables para el mantenimiento de la homeostasis celular. Dentro de este grupo de proteínas, es el grupo de las HSP70 el más versátil. Esta propiedad se debe principalmente a su capacidad de interacción con otros factores proteicos que influyen en su estructura y determinan su función. Estructuralmente, HSP70 se encuentra constituida por un dominio de unión a nucleótido, con actividad ATPasa y un dominio de unión a sustrato. Ambos dominios se encuentran unidos mediante un conector que le confiere a la estructura una alta flexibilidad. Al hidrolizar ATP, suceden una serie de cambios conformacionales que llevan a la proteína de un estado extendido, en el que ambos dominios se encuentran separados, a un estado compacto, en el que ambos dominios se encuentran interactuando. Toda esta serie de cambios estructurales y funcionales suceden de manera cíclica en lo que se denomina ciclo alostérico de HSP70. Múltiples factores actúan como reguladores de la función de HSP70, influyendo en distintos momentos de este ciclo alostérico. Por otro lado, diversos estudios han confirmado la existencia de formas oligoméricas de HSP70, entre ellas dímero y el incremento de dichas formas en condiciones de estrés. Existen resultados aparentemente contradictorios, mientras que algunos autores mostraron que ocurre una dimerización de HSP70 en presencia de ATP, otros han encontrado que la presencia de este nucleótido desensambla la estructura dimérica. Esta tesis se centra en la caracterización biofísica y estructural de la forma dimérica de HSP70 en los posibles estados dentro del ciclo alostérico funcional de HSP70: estado unido a ATP, estado unido a ADP y estado en ausencia de nucleótido. Mediante el uso de cromatografía de exclusión molecular, ultra centrifugación analítica, dispersión dinámica de la luz y crio-microscopía electrónica (crioME), hemos sido capaces de confirmar la formación del dímero de HSP70, en ausencia de nucleótido y en presencia tanto de ADP como de ATP. Los datos obtenidos mediante crioME del dímero en presencia de ADP y en condiciones apo, confirmaron que algunos dominios del dímero, se comportan como regiones de alta flexibilidad. Este comportamiento, junto con otros aspectos relativos al acomodamiento de las proteínas en la interfaz aire-líquido, ha limitado la resolución de la estructura monomérica y dimérica de HSP70. Sin embargo, hemos sido capaces de resolver la estructura del dímero y el monómero de HSP70 humana en presencia de ATP. La identificación de dímeros heterogéneos de HSP70 y su caracterización estructural abre nuevas puertas hacia el entendimiento de la regulación funcional de dicha proteína y de la funcionalidad de sus formas diméricas