O poro coanoflagelado

Mar 09, 2023

Biologia das Comunicações volume 5, Número do artigo: 954 (2022) Citar este artigo

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Os coanoflagelados são protozoários primitivos usados ​​como modelos para a evolução animal. Eles expressam uma grande variedade de proteínas de múltiplos domínios que contribuem para a adesão e comunicação celular, fornecendo assim um rico repertório de moléculas para biotecnologia. A adesão geralmente envolve proteínas que adotam uma dobra β-trefoil com propriedades de ligação a carboidratos, portanto, classificadas como lectinas. A triagem do banco de dados de sequências com um método dedicado resultou no TrefLec, um banco de dados de 44.714 lectinas β-trefoil candidatas em 4.497 espécies. TrefLec foi pesquisado por combinações de domínios originais, o que levou a destacar SaroL-1 no coanoflagelado Salpingoeca rosetta, que contém domínios formadores de poros β-trefoil e aerolisina. SaroL-1 recombinante demonstrou ligar galactose e derivados, com uma afinidade mais forte para epítopos α-galactosilados relacionados ao câncer, como o glicoesfingolipídio Gb3, quando incorporado em vesículas unilamelares gigantes ou membranas celulares. Estruturas cristalinas de complexos com trissacarídeo Gb3 e GalNAc forneceram a base para a construção de um modelo de poro oligomérico. Finalmente, o reconhecimento do epítopo αGal em glicolipídios necessários para hemólise de eritrócitos de coelho sugere que a toxicidade em células cancerígenas é alcançada através da formação de poros dependentes de carboidratos.

As lectinas são receptores proteicos que se ligam a carboidratos complexos sem modificá-los, participando, portanto, da função de sinalização do glicocódigo codificado em glicoconjugados como glicolipídeos e glicoproteínas na superfície celular1,2. As lectinas participam de múltiplos processos biológicos, como desenvolvimento embrionário, crescimento celular e imunomodulação, e são cruciais para as interações entre microrganismos e células hospedeiras (patogenicidade, simbiose). Os domínios de lectina são frequentemente associados a outras proteínas funcionais, como enzimas ou toxinas. Exemplos com risco de vida são a ricina3 ou a toxina da cólera4, em que o domínio da lectina é responsável pela especificidade e adesão aos glicanos da superfície celular, antes da captação celular da toxina que interfere no metabolismo.

Um modo de ação diferente é observado em toxinas formadoras de poros (PFTs) que oligomerizam e criam buracos nas membranas de bactérias ou células hospedeiras5,6. As toxinas específicas formadoras de poros β (β-PFTs) formam poros totalmente revestidos por cadeias β e incluem a família das aerolisinas7,8. Essas proteínas contêm um domínio C-terminal e um domínio N-terminal de aerolisina conservados que adotam diferentes topologias visando a superfície celular, algumas delas com um dobramento tipo lectina. A aerolisina de Aeromonas hydrophila liga-se a glicoconjugados por meio de um domínio de toxina pertussis9, enquanto a citolisina de Vibrio cholerae apresenta domínios de lectina β-prisma e β-trefoil10. Em eucariotos, β-PFTs dependentes de lectina foram descritos em peixes, ou seja, proteína semelhante à natterina de peixe-zebra11 e lampreia12, em pepino-do-mar13 e em fungos14. Tais proteínas modulares são de grande interesse uma vez que a especificidade da lectina pode ser empregada para induzir a citotoxicidade, por exemplo, em células cancerígenas, como testado com a lectina da lampreia12. Entre outras estratégias, a identificação de novas lectinas formadoras de poros pode ser uma ferramenta valiosa para pesquisa e terapia.

Um novo software foi desenvolvido recentemente para a identificação e anotação de lectinas em proteomas, permitindo assim a pesquisa de lectinas contendo β-PFT. Esta ferramenta tira proveito de uma classificação baseada em estrutura de lectinas proposta no UniLectin3D, um banco de dados de estruturas 3D de lectinas manualmente curadas e classificadas, incluindo seu estado oligomérico e locais de ligação a carboidratos15. Repetições em tandem são comuns em lectinas, como β-trefoils ou β-hélices, e desafiam notoriamente os métodos convencionais de localização de motivos de sequência. No entanto, a detecção é aprimorada considerando cada repetição independentemente com delineamento preciso com base na forma 3D. Esta abordagem foi validada com β-hélices16 e é estendida aqui para β-trefoils.