En este ejercicio se va a llevar a cabo un estudio visual de la proteína asignada, la holoenzima de la proteína fosfatasa tipo 1, mediante el uso del programa Rasmol. En concreto, se va a realizar la identificación de los principales elementos estructurales y funcionales comentados en la revisión bibliográfica.
Figura 1. Representación del plegamiento
general de la proteína PP1. Se muestra una representación en ribbons y el color se ha establecido según
la estructura secundaria. Además, se muestran los dos iones metálicos del
centro activo de color verde.
1. Visualización de los elementos secundarios
La proteína fosfatasa tipo 1 está
constituida por un total de 9 hélices alfa y 15 hebras β (figura 2).
Figura 2. Se muestra la estructura secundaria
de PP1 y los iones metálicos del centro activo. En la imagen A se representan
sólo las hélices α, mientras que en la
imagen C sólo las láminas β. En la imagen B se muestra la estructura completa
de la proteína
El plegamiento general de la
proteína consiste en dos grandes dominios: un dominio α-β
en el extremo N terminal formado por 6 hélices α y 4 hebras β
(figura 3-A) y un dominio predominantemente β, que contiene una estructura en barril β tipo sándwich y 4
hélices α, en el
extremo C terminal (figura 3-C). Como se comentará más adelante, el centro
activo se encuentra en la interfaz formada por ambos dominios.
Figura 3. Se muestran los dos dominios de PP1
con sus estructuras secundarias de distintos colores. En la imagen A
se representa el dominio del extremo N-terminal, formado predominantemente por
hélices α (rojo), y
en la imagen C el dominio del extremo C-terminal, que contiene la estructura en
barril tipo sándwich.
De todas las hebras β, 12 de ellas forman dos
láminas β (constituida
cada una por 6 hebras β) y éstas dan lugar a una estructura en barril beta tipo
sándwich β, como se ha comentado anteriormente (figura 4).
Figura 4. En la imagen A se observa la
estructura en barril, mientras que en la imagen B se observa el número de
componentes de cada una de las láminas β de la
proteína y la estructura en sándwich β. Aunque en
la imagen no se observa, las hebras β se
encuentran unidas entre sí.
Un elemento importante de la
proteína es el bucle protuberante (figura 5) formado por los aminoácidos que se
encuentran entre la Asn271 y el Asp277 debido a que se encuentra orientado
hacia el exterior y está relacionado con la especificidad de ciertos
inhibidores.
2. Centro activo
Se ha detectado un error en la denominación
de los aminoácidos que forman parte del centro activo en la descripción del PDB (enlace).
Los verdaderos aminoácidos que forman el centro activo, encontrados en la
bibliografía1 y corroborados con Rasmol,
son D64, H66, D92, N124, H173 y H248. En el centro activo se encuentran también
dos iones metálicos que también participan en el mecanismo catalítico.
Figura 6. Representación del centro
catalítico de PP1. Los aminoácidos se encuentran representados según el modelo
de sticks, mientras que los iones
metálicos se muestran como dos esferas verdes.
Los aminoácidos N124, H248, H173, a
través de un átomo de N, y D92, a través de uno de los átomos de oxígeno del
grupo carboxilo de la cadena lateral, interaccionan con uno de los iones
metálicos (figura 7-A). Mientras que la H66, a través de un átomo de nitrógeno,
y D92 y D64, a través de átomos de oxígeno del grupo carboxilo de la cadena
lateral, interaccionan con el otro ion metálico (figura 7-B).
Figura 7. Se muestra en la figura A y la
figura B la interacción con el primer y segundo ion metálico, respectivamente.
Se puede apreciar cómo los átomos de nitrógeno y de oxígeno que interaccionan
con el ion metálico se encuentran orientados hacia el ion.
El centro activo de la proteína se
encuentra en una hendidura que permite la entrada del sustrato, como se puede
observar en la figura 8.
Figura 8. Se observa la hendidura en la que
se encuentra el centro activo (por la presencia de los átomos de Mn2+)
Por otro lado, en la siguiente figura
se puede intuir la hendidura en forma de Y, comentada en la revisión
bibliográfica, constituida por la intersección de la hendidura C-terminal,
hendidura ácida e hidrofóbica, en la que se encuentra el sitio activo.
Figura 9. Observación de la hendidura en
forma de Y en la que se encuentra el centro activo, formada por la intersección
entre la hendidura ácida, hidrofóbica y C-terminal.
3. Interacción con subunidades reguladoras
Como se ha comentado en la
revisión bibliográfica, la unión de las subunidades reguladoras a la subunidad
catalítica de PP1 se produce principalmente debido a la presencia del motivo
RVxF en la subunidad reguladora que interacciona con el bolsillo de unión a
RVxF de PP1. En la siguiente figura se muestra este bolsillo (parte inferior
izquierda) destacado respecto al resto de la proteína. Las proteínas
reguladoras, como NIPP1 o MYPT1, interaccionan siempre con este bolsillo cuando
se unen a PP1.
Figura 10. Representación de la proteína PP1 y
el bolsillo de unión al dominio RVxF, que se encuentra destacado en la parte
inferior izquierda de la imagen por representación spacefill (izquierda) y sticks
(derecha), ambas en color CPK. El resto de la proteína se ha representado
según el modelo wireframe y color
según estructura.
Por otro lado, otro bolsillo
esencial para la unión de determinadas subunidades reguladoras, en concreto
para la unión de NIPP1, es el bolsillo hidrofóbico denominado ΦΦ. En la siguiente imagen se
muestra este bolsillo (parte inferior izquierda) destacado respecto al resto de
la proteína.
Figura 11. Representación de la proteína PP1 y
el bolsillo hidrofóbico ΦΦ, que se
encuentra destacado en la parte inferior izquierda de la imagen por
representación spacefill (derecha) y sticks (izquierda), ambas en color CPK. El
resto de la proteína se ha representado según el modelo wireframe y color según estructura.
Además, para la interacción con
NIPP1 se ha observado que en PP1 hay una superficie esencial formada por un
gran número de aminoácidos, destacada en la siguiente figura, que interacciona
con la hélice α de NIPP1.
Figura 12. Representación de la proteína PP1 y
la superficie de contacto con la que interactúa la hélice α de NIPP1, que se encuentra destacado en la parte
inferior izquierda de la imagen por representación spacefill (derecha) y sticks (izquierda),
ambas en color CPK. El resto de la proteína se ha representado según el modelo wireframe y color según estructura.
Todas las superficies de
interacción de PP1 con las subunidades reguladoras se muestran reflejadas en la
siguiente figura.
Figura 13. Representación de la proteína PP1 y
la superficie de interacción con las subunidades reguladoras NIPP1 y MYPT1.
