Efeitos de deleções pontuais em resíduos da região linker das sequências de localização nuclear clássicas nas interações com a Importina-α

Abstract

The nuclear import pathway is an important subject of studies because is related to several cell functionality processes. In the classical nuclear import pathway, proteins are translocated via the complex comprised of Importin-α and Importin-β proteins. Importin-α is a solenoid protein composed of ten Armadillo (ARM) repeats, each one formed by three α-helices. Importin-α is capable of adopting different conformations, depending on the protein bound to it because of its solenoid architecture. The classical process of nuclear import starts with the recognition of nuclear localization sequences (NLS) within the cargo proteins. The classical NLSs (cNLSs) bind directly to Importin-α and are classified as monopartite or bipartite. Bipartite cNLSs have two binding sites (major and minor) separated by an intermediary region named as linker, which is comprised of ten to twelve residues. Literature data shows that point mutations at the linker region do not affect nuclear import, however, deletions in this region prevent the nuclear import process. In this project, we analyzed the effect of linker point mutations on the formation of the Importin-α:cNLS complex. Three models were used: the canonical structure of Importin-α bound to the Nucleoplasmin NLS and two structures with point deletions in the linker at residues NplA159 (instable contact) and NplK162 (stable contact). All models were submitted to normal modes calculations, and the interaction analyses between the bipartite cNLS and Importin-α residues were carried out accordingly to their interaction frequencies, fluctuation values, residues correlations and Importin-α flexibility. The results showed that interactions in the major site enhanced by reducing the contacts in the minor site, and vice-versa, as a consequence of a shorter linker region. Moreover, the residues fluctuations were increased, primarily in the linker, and could be related to an attempt of Importin-α...

A via de importação nuclear é importante objeto de estudos porque está relacionada a diversos processos da funcionalidade celular. Na via clássica de importação nuclear as proteínas são importadas pelo complexo constituído pelas proteínas Importina-α e Importina-β. A Importina-α é proteína de formato solenoide que apresenta dez repetições do tipo Armadillo (ARM), sendo cada repetição formada por três α-hélices. A Importina-α é capazes de adotar diferentes conformações dependendo da proteína a qual se ligou principalmente por conta de seu formato solenoide. O processo de importação nuclear clássico se inicia a partir do reconhecimento das sequências de localização nuclear (NLS), presentes nas proteínas a serem importadas, que se ligam diretamente à Importina-α e são classificadas em monopartidas ou bipartidas. NLSs clássicas (cNLSs) bipartidas possuem dois sítios de ligação (principal e secundário) separadas por uma região intermediária chamada de linker, que é constituída por dez a doze resíduos. Dados da literatura mostram que mutações pontuais na região linker não apresentam efeitos na importação nuclear, contudo linker menor que dez resíduos impede este processo. Neste projeto, objetivamos analisar como o complexo Importina-α:cNLS bipartida é afetado, quando realizamos uma deleção pontual na região linker. Três modelos de estudo foram utilizados: a estrutura canônica da Importina-α ligada a NLS da Nucleoplasmina e duas estruturas com deleção pontual no linker nos resíduos NplA159 (contato instável) e NplK162 (contato estável). Interações entre resíduos da cNLS e da Importina-α foram analisadas a partir dos dados gerados por modos normais, no qual calculamos a frequência de contatos, valores de flutuação, correlação entre resíduos e a flexibilidade da Importina. Resultados mostram que a retirada de um resíduo do linker pode aumentar...