Diseño de proteínas funcionales similares a la ferritina con cavidades hidrofóbicas

Área de la Ciencia:

• La ingeniería de proteínas es la ingeniería de proteínas.
• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología estructural Biología estructural.

Sus antecedentes:

• Las proteínas de ferritina forman multiméricos estables con cavidades centrales para la unión de iones metálicos.
• El andamio de ferritina sirve como un recipiente de reacción versátil para diversas aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar computacionalmente y crear cavidades de proteínas similares a la ferritina (Dps) con áreas superficiales apolares mejoradas.
• Investigar los efectos del aumento de la hidrofobidad dentro de la cavidad Dps en el ensamblaje, la estabilidad y la función de las proteínas.

Principales métodos:

• Diseño computacional de proteínas para introducir residuos hidrofóbicos en la cavidad del Dps.
• Cromatografía de exclusión de tamaño y dispersión de luz dinámica para evaluar el ensamblaje de proteínas.
• Fluorescencia Trp y dicroísmo circular UV para monitorear el plegamiento de proteínas y la cooperatividad de despliegue.
• Experimentos de desnaturalización de guanidina para evaluar la estabilidad de las proteínas.
• Ensayos de mineralización del hierro para evaluar la función de las proteínas.

Principales resultados:

• Mutantes Dps diseñados con hasta 120 residuos hidrofílicos accesibles en la superficie reemplazados por aminoácidos hidrofóbicos ensamblados correctamente.
• Los mutantes hidrofóbicos de cavidad exhibieron una cooperatividad de despliegue reducida en comparación con el Dps. de tipo salvaje.
• La estabilidad de las proteínas disminuyó con el aumento de la superficie apolar, pero las temperaturas de fusión se mantuvieron altas (74-90°C).
• Las variantes Dps diseñadas mantuvieron capacidades de mineralización de hierro casi nativas a pesar de las extensas mutaciones.

Conclusiones:

• El andamio de ferritina es muy versátil para diseñar cavidades de proteínas con propiedades a medida.
• El diseño computacional puede modificar con éxito el entorno de la cavidad interna de las proteínas Dps.
• Las proteínas Dps modificadas mantienen la integridad estructural y las funciones esenciales como la mineralización del hierro.