p A estrutura da enzima de ponto de verificação de controle de qualidade crítica que supervisiona a produção de milhares de glicoproteínas secretadas foi resolvida por um esforço colaborativo frutífero na Diamond Light Source. O estudo, publicado recentemente em PNAS , descobriram que a enzima tinha uma flexibilidade surpreendente que lhe permitiu adaptar sua conformação e prender suas glicoproteínas clientes. p As glicoproteínas são um tipo abundante de proteína que contém açúcares conhecidos como glicanos. Para garantir que as glicoproteínas sejam dobradas corretamente, eles devem ser examinados por uma enzima de controle de qualidade conhecida como UDP-glicose:glicoproteína glicosiltransferase (UGGT). Incrivelmente, a enzima tem a capacidade de verificar e detectar mal dobradas em milhares de proteínas de todas as formas e tamanhos diferentes, mas o mecanismo desse feito impressionante ainda não foi revelado. Esta importante enzima foi estudada nos últimos 25 anos, mas sua estrutura iludiu todos os que trabalharam nela até agora.

p Atraído pelo desafio, um esforço concentrado foi feito por acadêmicos da Universidade de Oxford e do Conselho Nacional de Pesquisa da Itália, junto com a equipe da Diamond, para finalmente determinar a estrutura e resolver o mistério desta enzima enigmática. A estrutura foi resolvida com o auxílio da linha de luz de Cristalografia Macromolecular (I04-1) e microscopia crioeletrônica (EM) no estado da arte do Electron Bio-Imaging Center (eBIC), ambos em Diamond.

p A equipe viu que UGGT tinha sete subunidades em vez das quatro que eram esperadas da sequência, e que era muito flexível. Essas qualidades permitiriam que a enzima fosse altamente promíscua, pois poderia adaptar sua conformação para se ajustar às proteínas que verifica. Essas descobertas fascinantes podem facilitar o projeto de novos inibidores de UGGT que podem prejudicar o dobramento de vírus para tratar infecções ou podem liberar proteínas ativas e ainda retidas para tratar doenças congênitas raras.

p Enzima evasiva

p As glicoproteínas constituem uma grande proporção do conteúdo proteico das células. A maioria das proteínas secretadas é glicosilada e até mesmo os vírus sequestram essa via para serem dobrados corretamente para espalhar sua infecção. O regulador crítico da qualidade de dobramento das glicoproteínas é UGGT, uma enzima de 170 kDa que é encontrada em todos os eucariotos, de fermento a peixes, a pássaros e mamíferos. A UGGT atua como o guardião das glicoproteínas, sinalizando as que estão mal dobradas e evitando sua liberação prematura do retículo endoplasmático. Embora UGGT seja generalizado, sua estrutura e função iludiram os cientistas por 25 anos. Sua intrigante promiscuidade para verificar milhares de glicoproteínas de diferentes formas e tamanhos tem atraído muita atenção.

p Cientistas da Universidade de Oxford, o Instituto de Ciências da Produção de Alimentos e o Instituto de Cristalografia do Conselho Nacional de Pesquisa, Itália, junto com uma equipe do eBIC em Diamond embarcou em um estudo estrutural inovador para mergulhar no funcionamento interno da UGGT.

p Cientista líder do esforço conjunto e cientista pesquisador da Universidade de Oxford, Dr. Pietro Roversi, explicou sua motivação:"Queríamos saber como a UGGT poderia ser responsável por verificar a exatidão das proteínas dobradas, visto que são todas tão diferentes. Existem alguns alvos muito importantes da UGGT, incluindo proteínas imunológicas e aquelas que são retidas em doenças congênitas raras. "

p UGGT resistente ao calor

p Uma das razões pelas quais a estrutura da UGGT iludiu os cientistas por tanto tempo foi por causa de sua flexibilidade. Para superar esse obstáculo, a equipe escolheu sabiamente estudar uma forma de UGGT derivada de um fungo termofílico. As proteínas de fontes resistentes ao calor podem muitas vezes ser mais rígidas, o que significa que este tipo de UGGT era menos flexível e mais suscetível a análises estruturais do que sua contraparte humana.

p Enquanto a estrutura cristalina foi resolvida pelo Dr. Roversi em I04-1, uma equipe de especialistas da Diamond trabalhou simultaneamente no eBIC para resolver a estrutura cryo-EM.

p Investigador principal do estudo e Professor de Virologia da Universidade de Oxford, Nicole Zitzmann explicou suas descobertas:"Vimos que o UGGT era composto de mais domínios do que o previsto, o que não poderia ter sido previsto apenas pela sequência. Havia sete domínios no total:um domínio catalítico, dois sanduíches β e quatro domínios semelhantes à tiorredoxina. "Uma das maiores descobertas foi a alta flexibilidade do UGGT, que, se prejudicado, impedia o funcionamento da enzima. É esta flexibilidade que lhe permite prender e adaptar a sua forma para controlar o seu vasto número de proteínas clientes.

p Inibição UGGT

p Além de aprofundar nosso conhecimento básico de como funciona esta importante proteína verificadora de qualidade, o estudo pode dar origem a novos inibidores de UGGT. Espera-se que o antagonismo da UGGT possa permitir o tratamento de infecções virais ou raros distúrbios congênitos de armazenamento de proteína. Uma outra aplicação importante poderia ser melhorar os sistemas de expressão de proteínas em células eucarióticas, em que afrouxar o controle que UGGT exerce poderia aumentar o rendimento de proteínas secretadas.

p O Dr. Roversi descreveu as próximas etapas do estudo:"Queremos resolver a estrutura do complexo com glicoproteínas clientes mal dobradas, mas também queremos realizar biologia celular básica para ver quais proteínas glicoproteicas patológicas UGGT tem o poder de reter no retículo endoplasmático, para que possamos averiguar em quais doenças essa enzima está envolvida. "