La aglomeración macromolecular no logra doblar una proteína globular en las células

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• La biofísica es la biofísica.
• Biología Molecular Biología Molecular

Sus antecedentes:

• Los entornos celulares están abarrotados, con las macromoléculas ocupando más del 30% del volumen.
• Esta aglomeración crea un efecto de volumen excluido que termodinámicamente favorece los estados de proteínas compactas y plegadas.
• Los modelos teóricos predicen una estabilización significativa de las proteínas debido al volumen excluido.

Objetivo del estudio:

• Investigar el dominio de los efectos del volumen excluido sobre la estabilidad de las proteínas en un contexto celular.
• Para determinar si el citoplasma de Escherichia coli proporciona la estabilización prevista para una variante de proteína parcialmente desplegada.
• Para explorar el papel de las interacciones no específicas en la modulación de la estabilidad de las proteínas in vivo.

Principales métodos:

• Utilizó una variante de proteína L con estabilidad reducida en solución diluida (84% desnaturada).
• Se emplea la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) dentro de la célula para evaluar el estado de plegamiento de las proteínas dentro de la E. coli viva.
• Realizó experimentos con adición de sal in vitro e in vivo para sondear las interacciones.

Principales resultados:

• La variante de la proteína L se mantuvo en gran medida desnaturada en el citoplasma de E. coli, lo que indica una estabilización limitada (déficit de energía libre de ~ 1 kcal / mol).
• La adición de sal a la variante en solución diluida indujo el plegamiento, consistente con los efectos de volumen excluido.
• El aumento de la concentración de sal dentro de E. coli no condujo a un plegamiento significativo de la variante.

Conclusiones:

• Las interacciones no específicas entre los componentes citoplasmáticos pueden contrarrestar los efectos estabilizadores del volumen excluido.
• El efecto neto del entorno celular en la estabilidad de las proteínas es un equilibrio entre la favorabilidad del volumen excluido y las interacciones no específicas disruptivas.
• Estos hallazgos sugieren que la estabilización del volumen excluido es mejorada por otros factores in vivo.