Avaliação da importância da informação estrutural no processamento de substratos pelo proteossomo

Abstract

O proteossomo é um sofisticado complexo proteico importante para a geração de peptídeos no citosol, constituindo-se como primeiro passo na via de processamento de antígenos do MHC-I. Sua estrutura evolutivamente conservada consiste em uma partícula central composta por quatro anéis sobrepostos, com ambas extremidades associadas a dois complexos regulatórios que reconhecem proteínas poliubiquitinadas, desenovelam sua estrutura e encaminham-nas para o interior da câmara proteolítica propriamente dita. O interior da partícula central é constituído por três compartimentos internos que isolam o substrato do ambiente citoplasmático. Duas antecâmaras localizam-se entre a junção dos anéis alfa e beta, e uma câmara catalítica contendo treoninas que atuam como nucleófilos localiza-se entre os anéis beta. Ao longo da última década diversos inibidores de proteossomo foram desenvolvidos apresentando uma estruturação semelhante a fitabeta na região de contato próximo à treonina catalítica. Além disso evidências na literatura apontam que proteases em geral reconhecem universalmente substratos em conformação estendida. Contudo é sabido que o interior das paredes da antecâmara interage com o substrato e altera suas propriedades físico-químicas, favorecendo a sua desestruturação. Dadas estas questões, o presente trabalho visa avaliar a influência da estrutura secundária do substrato no processamento proteossômico. Obtivemos 1659 cristais provenientes do PDB e assinalamos a estrutura secundária para cada resíduo, tal qual a probabilidade de ocorrer clivagens por meio de dois preditores independentes. Avaliamos, dentre os aminoácidos com alta probabilidade de corte, quais resíduos estavam presentes em hélices, fitas e voltas. Em comparação ao esperado, calculado em função da composição total do conjunto de dados, verificamos que há uma sobressalência de resíduos presentes em fitas beta em detrimento de voltas. Dentre os aminoácidos com baixa probabilidade de corte, percebemos o comportamento inverso, onde resíduos em estrutura de voltas estão mais presentes do que o esperado ao acaso neste conjunto. Além disso, obtivemos da literatura informações de proteínas digeridas in vitro, e utilizamos exclusivamente a probabilidade de formar cada estrutura secundária por resíduo para treinar redes neurais com o algoritmo backpropagation. Avaliamos o desempenho das redes por meio de curvas ROC, e para nossas melhores obtivemos um valor de área sob a curva de 0.75 e 0.70 (valores equivalentes aos obtidos pelos outros preditores comparados no estudo), no contexto de imunoproteossomo e proteossomo constitutivo, respectivamente. Estes resultados comparados a preditores utilizando codificações mais complexas demonstram que a estrutura secundária é informativa o suficiente para atingir um V desempenho equivalente. Este trabalho representa uma evidência indireta de que a propensão intrínseca de estruturação dos aminoácidos influencia a clivagem de substratos no interior da câmara catalítica proteossômica.