p Algumas proteínas no corpo garantem que os genes sejam ativados e desativados nos momentos corretos. Por exemplo, a proteína do fator de transcrição Pdx1 (homeobox 1 pancreática e duodenal) ativa o gene que codifica a insulina, e a proteína SPOP (proteína POZ do tipo speckle), por sua vez, liga-se à Pdx1 para que o corpo não produza muita insulina. Mas não está claro como o SPOP se liga ao Pdx1. Entender onde o SPOP se liga pode ajudar os pesquisadores a prever o que predispõe os indivíduos a desenvolver diabetes e a esclarecer como o SPOP regula outras proteínas importantes. Em um estudo recente, uma equipe de pesquisadores da Penn State e do St. Jude Children's Research Hospital fez imagens das proteínas e determinou como essa importante interação ocorre. p Um artigo descrevendo a interação foi publicado recentemente no Journal of Biological Chemistry . Conversamos com dois dos autores do artigo, Scott Showalter, professor de química e de bioquímica e biologia molecular, e Emery Usher, estudante de graduação em Bioquímica, Programa de Microbiologia e Biologia Molecular (BMMB), sobre este trabalho.

p P:Por que o Pdx1 é importante para o corpo humano, e como o SPOP suporta sua função?

p Showalter:Pdx1 é um fator de transcrição, que é uma proteína que se liga ao DNA em seu genoma e controla se os genes próximos serão ativados ou desativados. Em humanos, Pdx1 é encontrado principalmente no pâncreas, onde ativa o gene que codifica a proteína insulina quando mais dela é necessária. Quando insulina suficiente é armazenada para o futuro, SPOP se liga a Pdx1 e faz com que seja destruído pela maquinaria de reciclagem de proteína celular, desligando assim a produção de insulina.

p Usher:Em última análise, Pdx1 e SPOP trabalham juntos para manter a homeostase da glicose; isso é, o equilíbrio cuidadoso dos níveis de glicose nas células e na corrente sanguínea. Notavelmente, SPOP desempenha um papel regulador semelhante para dezenas de outras proteínas em muitos tipos diferentes de células, todos os quais são críticos para a função celular apropriada.

p P:Qual foi sua motivação para este estudo?

p Showalter:Embora soubéssemos que Pdx1 e SPOP trabalham juntos para regular o gene que codifica a insulina, antes deste estudo, os detalhes dessa interação não eram claros. Era sabido por outro trabalho que o SPOP desativa as proteínas ao anexar um sinal molecular a elas que direciona essas proteínas para destruição, mas Pdx1 não se parece com nenhuma outra proteína que SPOP regula. Quase todas as proteínas conhecidas por serem reguladas por SPOP possuem múltiplas sequências de reconhecimento, ou sequências de aminoácidos que atuam como uma senha. Contudo, Pdx1 não contém nenhuma das sequências às quais se sabia que o SPOP se ligava. Meu laboratório investiu muito esforço na última década para desenvolver técnicas que podem ser usadas para caracterizar interações como as que sabíamos que deviam existir entre Pdx1 e SPOP. Neste estudo, decidimos determinar onde o SPOP se liga ao Pdx1 e como ele sabe que encontrou o (s) site (s) correto (s).

p Usher:o SPOP pode realmente reconhecer mais de uma dessas sequências de senha de aminoácidos e, portanto, pode ter como alvo muitos parceiros, portanto, é difícil produzir uma lista abrangente das sequências de aminoácidos que o SPOP procura. Investigar a interação entre Pdx1 e SPOP também pode fornecer informações sobre outras proteínas às quais o SPOP pode se ligar.

p P:Quais foram os principais resultados deste estudo?

p Showalter:Ficamos muito felizes em descobrir que não existe apenas um site de ligação SPOP no Pdx1, mas dois. Sabe-se que o SPOP geralmente se liga a vários locais nas proteínas que controla, portanto, esse resultado foi muito satisfatório porque alinha a regulamentação Pdx1 com o entendimento mais geral da comunidade sobre como funciona o SPOP. Depois que encontramos o segundo local de ligação, usamos cristalografia de raios-X para obter imagens do complexo que se forma quando o SPOP é ligado a Pdx1 nesses locais de ligação recém-descobertos. Esta estrutura revelou que, embora uma sequência incomum de aminoácidos em Pdx1 estivesse envolvida na ligação de SPOP, os detalhes geométricos e químicos eram, na verdade, muito semelhantes às estruturas previamente determinadas. Nossos resultados sugerem que a definição anterior de um sítio de ligação SPOP era muito estreita.

p Usher:Agora temos um melhor entendimento das regras químicas que definem se uma sequência é uma boa candidata a se ligar ou não. Nossa estrutura também sugere um mecanismo plausível para interromper a ligação de Pdx1 por SPOP quando essa interação é indesejada - por exemplo, quando Pdx1 é necessário para produzir mais insulina.

p P:Por que essas descobertas são importantes?

p Showalter:É importante entender os detalhes moleculares dos processos biológicos, como a produção de insulina dependente de glicose, e como eles são regulados, porque esses são os fatores decisivos entre a saúde normal e a doença. Compreender as sequências às quais o SPOP se liga nos ajuda a prever por que certas variações genéticas podem predispor indivíduos e famílias que os carregam a desenvolver diabetes. De forma similar, ao esclarecer as regras que o SPOP usa para identificar as proteínas que deve se ligar e regular, podemos prever melhor outras proteínas que ele regula. Também podemos prever como as variações de ocorrência natural em suas sequências de aminoácidos podem interromper a ligação normal do SPOP, levando a resultados de saúde ruins.

p Usher:SPOP também é conhecido por seu papel em certos tipos de câncer, incluindo câncer de próstata e endometrial. Embora além do escopo de nosso trabalho atual, definir melhor como o SPOP seleciona os parceiros vinculantes provavelmente impactará as pesquisas futuras nesta área também.