بررسی اثر دنباله هیستیدینی بر دینامیک مولکولی پروتئین TGF-β

نویسندگان

1 استادیار دانشکده علوم زیستی دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشگاه تربیت مدرس- دانشکده علوم زیستی

4 گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدری

چکیده
فاکتور رشد تغییرشکل‌دهنده بتا (TGF-β) پروتئین‌های دایمر پیام‌رسان هستند. ایزوفرم‌های TGF-β (TGF-β1 و β2 و β3) در بسیاری از روندهای سلولی از جمله مهار رشد، بازآرایی بستر خارج سلولی، گسترش بافتی، مهاجرت سلولی، تهاجم و تنظیم ایمنی نقش دارند. برای اهداف تحقیقاتی، TGF-βها با استفاده از سلول‌های یوکاریوتی دستکاری‌شده و یا سیستم‌های بیانی باکتریایی تولید می‌شوند. برای دست‌یابی به تخلیص کارآمد TGF-β با کروماتوگرافی تمایلی فلزی، سازه‌هایی با دنباله هیستیدینی متصل به دو انتهای آمینی (N-TGFβ) و کربوکسیلی (C-TGFβ) این پروتئین مدل‌سازی شد و با کمک ابزارهای محاسباتی اثر His-tag بر ساختار TGF-β بررسی گردید. ساختار سه بعدی پروتئین‌ها با استفاده از نرم‌افزار مدلر ساخته شد و دینامیک مولکولی پروتئین‌های مدل شده و TGF-β طبیعی در آب توسط پکیج گرومکس شبیه‌سازی شد. شبیه‌سازی دینامیک این پروتئین‌ها نشان داد زمانی که دنباله هیستیدینی به انتهای کربوکسیلی متصل می‌شود موجب افزایش جنبش اسیدآمینه‌های TGF-β می‌گردد و بر روی ساختار پروتئین نیز تاثیر می‌گذارد. این در حالی است که افزودن His-tag به انتهای آمینی چنین نتایجی را به همراه ندارد. به صورت خلاصه افزودن دنباله به انتهای کربوکسیلی ممکن است منجر به بهم‌ریختگی در ساختار، به خصوص در انتهای کربوکسیلی و حتی از دست رفتن تاخوردگی مناسب TGF-β شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Massagué, J. (1998) TGF-β signal transduction,
Annual Review of Biochemistry, USA, pp 753-791.
[2] Derynck, R., Zhang, Y. E. (2003) Smaddependent and Smad-independent pathways in
TGF-beta family signalling. Nature. 425. 577-584.
[3] Daopin, S., Piez, K. A., Ogawa, Y., Davies ,D.
R. (1992) Crystal structure of transforming growth
factor-b2: an unusual fold for the superfamily,
Science. 257. 369-373.
[4] Hinck, A. P., Archer, S. J., Qian, S. W.,
Roberts, A. B., Sporn, M. B., Weatherbee, J. A.,
Tsang, M. L. S., Lucas, R., Zhang, B. L., Wenker,
J. (1996) Transforming growth factor β1: threedimensional structure in solution and comparison
with the X-ray structure of transforming growth
factor β2, Biochemistry. 35, 8517-8534.
[5] Mittl, P. R., Priestle, J. P., Cox, D. A.,
Mcmaster, G., Cerletti, N., Grütter, M. G. (1996)
The crystal structure of TGF‐β3 and comparison to
TGF‐β2: implications for receptor binding, Protein
Sci. 5, 1261-1271.
[6] Radaev, S., Zou, Z., Huang, T., Lafer, E. M.,
Hinck, A. P., Sun, P. D. (2010) Ternary complex of
transforming growth factor-β1 reveals isoformspecific ligand recognition and receptor recruitment
in the superfamily, J Biol. Chem. 285, 14806-
14814.
[7] Wrana, J. L., Attisano, L., Cárcamo, J., Zentella,
A., Doody, J., Laiho, M ,.Wang, X.-F., Massague,
J. (1992) TGFβ signals through a heteromeric
protein kinase receptor complex, Cell. 71, 1003-
1014.
[8] Groppe, J., Hinck, C. S., Samavarchi-Tehrani,
P., Zubieta, C., Schuermann, J. P., Taylor, A. B.,
Schwarz, P. M., Wrana, J. L., Hinck, A. P. (2008)
Cooperative assembly of TGF-β superfamily
signaling complexes is mediated by two disparate
mechanisms and distinct modes of receptor binding,
Mol. cell. 29, 157-168.
[9] Wrana, J. L., Attisano, L., Wieser, R., Ventura,
F., Massagué, J. (1994) Mechanism of activation of
the TGF-β receptor, Nature. 370, 341-347.
[10] Moustakas, A., Lin, H., Henis, Y. I.,
Plamondon, J. e., O'Connor-McCourt, M. &
Lodish, H. (1993) The transforming growth factor
beta receptors types I, II, and III form heterooligomeric complexes in the presence of ligand, J
Biol. Chem. 268, 22215-22218.
[11] Clark, D. A., Flanders, K. C., Hirte, H., Dasch,
J. R., Coker, R., McAnulty, R. J., Laurent, G. J.
(1995) Characterization of murine pregnancy
decidua transforming growth factor beta. I.
Transforming growth factor beta 2-like molecules
of unusual molecular size released in bioactive
form, Biol. Reprod. 52, 1380-1388.
[12] Schlunegger, M. P., Grütter, M. G. (1992) An
unusual feature revealed by the crystal structure at
2.2 Å resolution of human transforming growth fact
or-β2, Nature. 358, 430-434.
[13] Sun, P. D., Davies, D. R. (1995) The cystineknot growth-factor superfamily, Annu. Rev.
Biophys. Biomol. Struct. 24, 269-292.
[14] Mueller, T. D., Nickel, J. (2012) Promiscuity
and specificity in BMP receptor activation, FEBS
lett. 586, 1846-1859.