ECI 2019v: Análisis de proteínas anti-cancer por resonancia magnética nuclear, Marvin J. Bayro (PhD por el MIT, USA)

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Marvin estuvo en el ECI 2008, cuando hacía doctorado en el MIT. Regresa para exponer sus avances de una década.

Análisis de proteínas anti-cancer por resonancia magnética nuclear

Manoj Saxena¹, Kai Griebenow¹, Marvin J. Bayro¹

¹ University of Puerto Rico, Rio Piedras Campus, San Juan, Puerto Rico, USA

Resumen

La cytocroma c (cyt c) es una proteína globular evolucionariamente conservada que se usa con frecuencia como modelo para estudiar la estabilidad y pliegue de proteínas. Su función como cargadora de electrones en la cadena de transporte de electrones has sido bien documentada. Sin embargo, el descubrimiento de su función como en el inicio de la apoptosis cuando se secreta de la mitocondria ha renovado el interés en la estructura y funcion de cyt c, debido a su posible uso como una terapia contra células cancerígenas. En particular, se ha descubierto que mutaciones en el bucle omega de cyt c están asociadas con patologías y afectan su función apoptótica.[1,2] Hemos identificado dos mutaciones en el bucle omega de cyt c que producen proteínas que poseen actividad apoptótica más elevada que la proteína nativa. Estudios por calorimetría diferencial de barrido indican que los mutantes son más inestables que la proteína nativa, lo cual sugiere posibles diferencias en sus estructuras terciarias. Análisis detallado por espectrocopía de resonancia magnética nuclear (RMN) establece que las estructuras de los mutantes sólo cambian levemente comparadas con la estructura nativa. Sin embargo, análisis de dinámica molecular por RMN indican una flexibilidad conformacional elevada en los mutantes, lo cual sugiere que la flexibilidad de cyt c facilita su función apoptótica. Estos hallazgos sobre la conformación y dinámica de cyt c a nivel atómico por medio de espectroscopía de RMN pueden orientar el diseño de proteínas efectivas contra el cáncer.

Descriptores: resonancia magnética nuclear, RMN, apoptosis, cytocroma c, cáncer

Abstract

Cytochrome c (cyt c) is an evolutionarily conserved globular protein often used as a model for studying the protein stability and folding. Although its role as an electron carrier in the electron transport chain is well documented, findings about its role as a protein that could trigger apoptosis upon its release from mitochondria have reignited interest in cyt c structure and function due to its possible use as a cancer therapy. In particular, mutations in the omega loop of cyt c are associated with disease and affect its apoptotic function. [1,2] We have identified two mutations in the omega loop of cyt c that produce proteins with enhanced apoptotic activity. Differential scanning calorimetry indicates that the mutants are less stable than the wild-type protein. However, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy data point to minor changes in the structures of the mutants. Nevertheless, measurement to protein dynamics by NMR demonstrate that the mutants possess enhanced flexibility compared to the wild-type protein, which suggests that protein flexibility may play a role in the apoptotic activity of cyt c. Our findings on the conformation and dynamics of cyt c by NMR spectroscopy may guide the design of effective anti-cancer proteins.

Keywords: nuclear magnetic resonance, NMR spectroscopy, apoptosis, cytochrome c, cancer

 Referencias