Caracterización bioquímica y biofísica de la proteína transportadora de esteroles de la levadura Yarrowia lipolytica

Abstract

Los lípidos cumplen roles importantes en diversas funciones biológicas a pesar de presentar una muy baja solubilidad en agua, el solvente principal de la vida. Los mecanismos celulares desarrollados para el manejo de los lípidos permiten la utilización de los mismos y mantienen la correcta homeostasis celular. En mamíferos, cualquier alteración en alguno de estos mecanismos puede producir patologías como diabetes, aterosclerosis y mal de Alzheimer, entre otras. Estudiar cómo las células manejan los lípidos es un paso importante en la comprensión de toda la fisiología y bioquímica celular. El transporte intracelular mediado por las SLBP parece ser un mecanismo importante para la disolución y movilización intracelular de lípidos. Sin embargo, actualmente no está claro si las SLBP son indispensables para el correcto funcionamiento celular. Las distintas SLBP difieren en su estructura, filogenia, localización tisular e intracelular y espectro de unión de ligandos, presentando un panorama complejo para la interpretación de las funciones de estas proteínas. Sin embargo, entre las SLBP podemos encontrar una familia con propiedades que abarcan las de todos los integrantes: las proteínas transportadoras de esteroles (SCP2). Las SCP2 unen un amplio grupo de lípidos incluyendo los ligandos de todas las SLBP y son las únicas presentes en todos los reinos biológicos. Esta familia de proteínas ha sido estudiada mayormente en mamíferos, organismos donde se expresan otras SLBP y otras enzimas multidominios que poseen uno o más dominios SCP2. Un sistema alternativo para el estudio del metabolismo de lípidos es la levadura Yarrowia lipolytica, la cual posee una alta capacidad de consumo de compuestos hidrofóbicos. Nuestro laboratorio identificó y aisló la proteína transportadora de esteroles de Yarrowia lipolytica (YLSCP2), la cual es la única SLBP presente en el microorganismo. Estas características hacen de YLSCP2 un excelente modelo para el estudio de la familia de proteínas transportadoras de esteroles. El objetivo general de este trabajo de tesis es completar una caracterización estructural, termodinámica y funcional de YLSCP2, buscando esclarecer el mecanismo funcional de las SCP2. Los objetivos específicos son la caracterización biofísica, la determinación de la unión de diversos ligandos hidrofóbicos y el estudio del efecto de la unión de dichos ligandos sobre la estructura y la estabilidad de la proteína. Para alcanzar estos objetivos fueron diseñados un sistema de expresión recombinante de YLSCP2 en E. coli y un protocolo para obtener YLSCP2 en grandes cantidades y alta pureza. A partir de los resultados de los espectros de absorción UV, de dicroísmo circular, fluorescencia, FPLC y SAXS pudo determinarse que la proteína se encuentra correctamente plegada. La estabilidad de YLSCP2 en función del pH demuestra que esta proteína es más estable a pH básico que a pH ácido. En el desplegado de YLSCP2 inducido por el agregado de urea se observaron al menos tres transiciones. YLSCP2 puede unir con alta afinidad ácido cis-parinárico (AP), ácido palmítico (PAL), palmitoil-Coenzima A (pCoA), 1,2-dipalmitoil-sn-glicerol (DPG), fosfatidil colina de huevo (EPC), dehidroergosterol (DHE), ácido 1-anilinonaftalen-8-sulfónico (ANS) y merocianina-540 (MC). La unión de los ligandos fue determinada mediante diferentes técnicas, dependiendo de las propiedades de cada ligando. Además fue demostrado que YLSCP2 interacciona con vesículas lipídicas.