Glicobiologia estrutural e evolução molecular da PglB de Campylobacter lari

Abstract

A N-glicosilação é um processo pós-traducional que se caracteriza pela adição de um oligossacarídeo a cadeia lateral de um resíduo de asparagina, contida na assinatura D/E-X-N-X-S/T em bactérias. Na última década, a partir do organismo modelo Campylobacter jejuni identificaram-se diversas enzimas participantes da rota da N-glicosilação. Dentre estas, a proteína responsável pela transferência em bloco da cadeia oligossacarídica para a proteína aceptora é a oligossacariltransferase PglB, cuja estrutura foi obtida por cristalografia em 2011. A partir destes avanços, o presente trabalho visa contribuir no entendimento do processo de N-glicosilação ao acrescentar à PglB cristalografada a presença de explícita de solvente, flexiblidade e substratos. Ainda, busca caracterizar filogeneticamente a proteína compreendendo os três domínios da vida, descrevendo a sua história evolutiva. Os resultados obtidos indicam que a PglB pode possuir diferentes conformações para o sítio catalítico, algo não observado na estrutura cristalográfica, alternando entre esses estados durante o tempo. Além disso, a proteína demonstrou realizar movimentos que sugerem a existência de uma espécie de alosteria no sítio catalítico, onde a proteína aceptora glicosilada tem sua saída facilitada a partir de alterações conformacionais comunicadas entre as cavidades da enzima. O motivo conservado WWDYGY manteve-se fortemente interagindo com o substrato, enquanto o motivo MIV pouco interagiu com a treonina da posição +2. Dessa maneira, os dados desse trabalho auxiliam no entendimento da glicobiologia estrutural da PglB e trazem novas informações relativas a catálise. Adicionalmente, dados preliminares sobre a ancestralidade dessa enzima formam a primeira amostragem de uma árvore compondo os três domínios, assim como uma segunda árvore descreve a transição do motivo MIV no domínio Bacteria.

N-glycosylation is a post-translational feature which is characterized by the addition of an oligosaccharide to the side-chain of an asparagine residue presented in the motif D/E-X-N-X-S/T in Bacteria. In the last decade, studies in the C. jejuni species identified many enzymes participating in the N-glycosylation pathway. Among these, the protein responsible for the en bloc transference of the oligosaccharide chain to the protein acceptor is the oligosaccharyltransferase PglB, whose structure was obtained in 2011 by x-ray crystallography. Departing from these findings, the present work aims to contribute for the comprehension of the N-glycosylation process by adding explicit solvent, flexibility and substrates to the PglB crystallographic structure. Still, we attempt to infer the phylogeny of the protein comprising the three domains of life, describing the evolutionary history of the enzyme. The obtained results indicate that PglB may possess different conformations for the catalytic site, a characteristic not observed in the crystal structure, alternating between states. Besides, the protein demonstrated movements that suggest the existence of an allosteric mechanism in the catalytic site, where the exit of the glycosylated protein is facilitated by conformational transitions communicated between cavities. The conserved motif WWDYGY performed strong interactions with the proteic substrate, while the MIV motif did not. Thus, these data may contribute to understand the structural glycobiology of PglB and bring new insights regarding the catalysis mechanism. Additionally, preliminary data involving the ancestrality of this enzyme demonstrated the first phylogenetic tree comprising the three domains, as well as a second tree which describes the transition of the MIV motif in the Bacteria domain.