Proteínas intrinsecamente desordenadas (IDPs) são amplamente encontradas nos proteomas de eucariotos e desempenham papéis importantes nos processos vitais, como a transcrição de informações genéticas e sinalização. Além de serem geralmente altamente repetitivos, hidrofílicos e carregados eletricamente, além de codificarem sequências simples de genes, os deslocados internos também se distinguem por sua abundância natural e aspectos estruturais, que se tornam a base do "paradigma função-desordem" das proteínas.



Nas últimas duas décadas, o papel dos deslocados internos em doenças humanas e como alvos de medicamentos tem sido ativamente estudado, enquanto a forma de caracterizar as conformações altamente flexíveis e heterogéneas dos deslocados internos em alta resolução continua a ser uma questão fundamental neste campo.

Mais de 15% das moléculas IDP estão ligadas à membrana das células, e sua dinâmica interna e movimentos gerais (translacionais e rotacionais) dentro das bicamadas fosfolipídicas estão intimamente relacionados às suas propriedades físico-químicas e funções biológicas, mas esses processos dinâmicos são difíceis de capturar e caracterizado quantitativamente por métodos convencionais de análise estrutural.

Um grupo de pesquisadores liderado pelo Prof. Long Dong da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) desenvolveu um método de espectroscopia IDP baseado na técnica de aprimoramento de relaxamento paramagnético de membrana (mPRE), que alcançou com sucesso a modelagem de alta precisão do conformações internas, orientações e profundidades de imersão dos deslocados internos. Os resultados foram publicados no Journal of the American Chemical Society .

Neste trabalho, os pesquisadores exploraram detalhadamente a flexibilidade e a mobilidade das moléculas da sonda de spin dentro da membrana para uma interpretação precisa dos dados espectrais do mPRE, e propuseram um modelo de grade tridimensional ponderado (3D) baseado em simulações de todos os átomos para quantificação quantitativa. retratando o efeito da dinâmica da sonda de spin na taxa de aumento do relaxamento paramagnético da membrana.

Aproveitando a alta eficiência computacional do modelo, os pesquisadores desenvolveram ainda um algoritmo detalhado nas Informações de Apoio (SI) para otimizar as orientações dos graus de liberdade de movimento globais e internos de IDPs ligados à membrana por meio da superposição de z- apenas coordenadas, adaptadas para a análise de dados mPRE, construindo um modelo de conjunto de átomos de IDP em um ambiente de membrana implícito.

CD_3ε é um componente do complexo receptor de células T (TCR) responsável pelo reconhecimento do antígeno das células T. O CD_3ε domínio citoplasmático (CD_3εCD ) contém motivos de ativação baseados em tirosina imunorreceptora (ITAMs) e forma um complexo difuso com bicamadas lipídicas em um estado intrinsecamente desordenado e regula a atividade de sinalização do complexo difuso utilizando a proteção dinâmica da membrana dos principais locais de tirosina.

Os pesquisadores resolveram o conjunto com base na dinâmica molecular de CD_3εCD em bicamadas lipídicas, aplicando uma solução modelo de conjunto de átomos de IDP em um ambiente de membrana implícito.

O conjunto de parâmetros experimentais mPRE mapeia a distribuição dinâmica de CD_3εCD em diferentes regiões da membrana em nível atômico e revela diferenças importantes nas interações da membrana de diferentes locais de tirosina no ITAM, fornecendo uma nova explicação mecanicista para o padrão de monofosforilação do ITAM.

Espera-se que o método de análise espectroscópica mPRE estabelecido neste trabalho facilite amplamente estudos de resolução atômica de vários IDPs de membrana funcional.

Mais informações: Hong Jin et al, Quantitative Ensemble Interpretation of Membrane Paramagnetic Relaxation Enhancement (mPRE) for Studying Membrane-Associated Intrinsecally Disorders, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c10847
Informações do diário: Jornal da Sociedade Química Americana

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China