A alfa-actinina pode reticular os filamentos de actina e ancorá-los ao disco Z nos sarcômeros. Sarcômeros são uma unidade estrutural de miofibrilas no músculo estriado. O FATZ (filamina, Proteína de ligação a α-actinina e teletonina da proteína do disco Z) pode interagir com α-actinina e outras proteínas centrais do disco Z que contribuem para a montagem e manutenção das miofibrilas. Em um novo relatório agora em Avanços da Ciência , Antonio Sponga e uma equipe de pesquisa internacional na Áustria, Alemanha, Rússia, A Polônia e o Reino Unido detalharam a primeira estrutura e validação celular do complexo α-actinina-2 com um parceiro de disco Z, FATZ-1, para formar um conjunto conforme. O FATZ-1 formou um complexo fuzzy compacto com α-actinina-2 com um mecanismo de interação proposto por meio de elementos de reconhecimento molecular e sítios de ligação secundários. O modelo integrativo obtido revelou uma arquitetura polar do complexo em combinação com a função de andaime multivalente FATZ-1 para organizar os parceiros de interação e estabilizar.

Sarcomere

Os músculos em contração podem regular o movimento animal voluntário e os batimentos cardíacos involuntários, e os sarcômeros são as unidades contráteis básicas das células musculares estriadas. Eles são compostos de matrizes de filamentos finos (actina) e grossos (miosina) que deslizam uns sobre os outros durante a contração. O disco Z pode formar a fronteira entre sarcômeros adjacentes, onde os filamentos de actina antiparalelos são ancorados. Uma estrutura de ancoragem adequadamente estável deve ser gerada pela interação entre a miosina e a actina. O disco Z pode cumprir esse papel agindo como um centro mecânico e uma plataforma de sinalização para permitir a transmissão de tensão durante a contração e a duração e transmissão de informações de estresse biomecânico. Como resultado, quaisquer mutações que perturbem a arquitetura e função do disco Z podem causar disfunção esquelética e cardíaca.

O complexo de proteínas

A alfa-actinina é uma proteína de ligação cruzada da F-actina nos discos Z musculares, que forma um componente principal do disco Z que reticula os filamentos de actina antiparalelos de sarcômeros adjacentes para servir como uma plataforma de ligação para várias proteínas do disco Z, incluindo FATZ-1. As proteínas FATZ podem se ligar a α-actinina por meio de sua região c-terminal e a domínios dos membros da família Enigma por meio de um motivo de reconhecimento c-terminal específico. Nesse trabalho, Antonio Sponga et al. demonstraram como as proteínas FATZ continham regiões intrinsecamente desordenadas (IDRs) melhor descritas como um conjunto conformacional, que são menos estáveis ​​e carecem de uma estrutura terciária estável. Além dos métodos de caracterização biofísica, a equipe usou cristalografia de raios-X e espalhamento de raios-X de baixo ângulo para descrever um complexo α-actinina-2 / FATZ-1 "difuso". A proteína FATZ-1 pode desempenhar um papel organizacional no disco Z devido às suas propriedades de estrutura multivalente e formar um complexo compacto de arquitetura polar com α-actinina-2.

A família de proteínas FATZ

A família de proteínas FATZ é encontrada em todos os vertebrados onde FATZ-1 humano, FATZ-2, e FATZ-3 compartilham 34 a 40 por cento da identidade de sequência. Os cientistas reconheceram fragmentos resistentes à proteólise, após a realização de experimentos de proteólise. Quando eles combinaram cromatografia de exclusão de tamanho (SEC) com dispersão de luz multiangular, eles notaram os monômeros predominantes sob condições experimentais. Eles então caracterizaram ainda mais os monômeros usando SEC combinado com espalhamento de raios-X de pequeno ângulo e também destacaram a natureza intrinsecamente desordenada / estado de conjunto dos monômeros usando espectros de coerência quântica única (HSQC), para ambas as construções. Para entender a estequiometria de ligação das proteínas FATZ-1 a 3 para α-actinina-2, Sponga et al. usou cromatografia de exclusão de tamanho - espalhamento de luz multiangular (SEC-MALS). Para caracterizar a estequiometria de ligação das proteínas FATZ-1 a 3 para α-actinina-2, Sponga et al. usado SEC-MALS. O resultado mostrou como cada uma das três proteínas FATZ formou um complexo compacto com α-actinina-2, com uma estequiometria de ligação de duas moléculas FATZ por dímero de α-actinina-2. Essa é uma molécula FATZ por subunidade α-actinina-2. Em seguida, a equipe usou calorimetria de titulação isotérmica (ITC) para quantificar a afinidade de interação.

Múltiplos sítios de ligação para o complexo de proteínas

A equipe observou como FATZ-1 interagiu com α-actinina-2 por meio de vários locais de ligação. Para restringir os locais de ligação FATZ-1, Sponga et al. usaram proteólise limitada e reticulação química juntamente com espectrometria de massa no complexo proteico. Para, então, auxiliar na cristalização deste complexo de proteínas, a equipe também combinou as informações da matriz de peptídeos e gerou uma construção mais curta conhecida como mini-FATZ-1 para estudos adicionais sobre sua biologia estrutural. Os cientistas então validaram os modelos difusos desenvolvidos no trabalho usando a viscosidade intrínseca calculada e experimentalmente derivada - um parâmetro hidrodinâmico da conformação da proteína. Para então entender a contribuição de α-actinina-2 para localizar proteínas FATZ no disco Z do sarcômero, Sponga et al. transfectadas proteínas FATZ-1 ou FATZ-2 marcadas com GFP em mioblastos de camundongo imortalizados ou cardiomiócitos de rato neonatal. Ambas as proteínas FATZ-1 e -2 foram corretamente direcionadas ao disco Z e co-localizadas com α-actinina-2.

Panorama

Desta maneira, Antonio Sponga e colegas descreveram como a montagem do sarcômero começou a partir de corpos Z de α-actinina-2, para incluir proteínas como FATZ, miotilina, e actina, para nomear alguns. O resultado indica que as proteínas da família FATZ estão disponíveis em corpos Z e discos Z maduros com um papel nas vias de sinalização de proteínas para ligar a calcineurina. A equipe destacou o papel do FATZ-1, o membro da família mais estudado e sua interação com a principal proteína do disco Z α-actinina-2. A estrutura e o mecanismo de ligação do complexo fuzzy α-actinina-2 / FATZ-1 suportou a função FATZ-1 como uma proteína de andaime clássica na montagem do Z-disk. Novos estudos irão revelar se os mesmos princípios se aplicam em condições fisiológicas em células vivas.

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