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Interleucina-37: Un Jugador Clave en el Control de la Inflamación

Investigar la estructura de IL37 revela un potencial para nuevos tratamientos antiinflamatorios.

― 5 minilectura


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La interleucina-37 (IL37) es parte de una familia de Proteínas conocidas como interleucinas, que juegan un papel importante en el sistema inmunológico y los procesos de Inflamación del cuerpo. Mientras que muchas interleucinas son conocidas por promover la inflamación, IL37 es única porque también ayuda a reducir la inflamación. Esto la convierte en un objetivo importante para los investigadores que buscan desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades relacionadas con la inflamación.

Funciones de IL37

IL37 trabaja de dos maneras principales para combatir la inflamación. Primero, puede interferir con las señales inflamatorias dentro de las células al interactuar con proteínas específicas. Segundo, puede bloquear la acción de otra proteína inflamatoria llamada IL18 al unirse a su receptor en el exterior de las células. Estas acciones destacan el papel esencial de IL37 en el control de la respuesta inmune.

Estructura de IL37

IL37 puede existir en dos formas: como una unidad única (monómero) o como un par (dímero). La investigación ha mostrado que la forma monomérica de IL37 es más efectiva para reducir la inflamación que la forma dimérica. Esto significa que a los científicos les interesa entender cómo la estructura dimérica de IL37 afecta su función. Hay dos estructuras principales de IL37 disponibles en bases de datos científicas, ambas mostrando que es un dímero. Sin embargo, estas dos estructuras difieren en su disposición y Estabilidad al ser estudiadas.

Explorando las Estructuras de IL37

Cuando los científicos examinaron de cerca las dos estructuras diméricas de IL37, encontraron que una estructura (5hn1) es estable y tiene una interfaz bien definida entre sus unidades. La otra estructura (6ncu) parece menos estable, ya que su interfaz es menos compacta y muestra un movimiento significativo durante las simulaciones. Los investigadores realizaron simulaciones para examinar cómo se comportan estas estructuras a lo largo del tiempo y para ver si las diferencias en la estructura podrían tener un impacto en la función de IL37.

La Importancia de la Estabilidad

La estabilidad de la estructura dimérica es crucial para diseñar terapias. Si el dímero es demasiado inestable, puede que no funcione como se espera. Los hallazgos de las simulaciones sugieren que la estructura 6ncu no mantiene su forma dimérica de manera efectiva, lo que podría traer desafíos al usar esta estructura para el desarrollo terapéutico.

Dinámica de las Estructuras Diméricas de IL37

Para entender cómo se comporta IL37 en su forma dimérica, los científicos realizaron simulaciones de dinámica molecular. Estas simulaciones permiten a los investigadores observar cómo se mueven y cambian de forma las proteínas con el tiempo. En estas simulaciones, las estructuras 5hn1 y AF2 se mantuvieron mayormente estables, mientras que la estructura 6ncu mostró un movimiento significativo, indicando que era menos estable. Esta información es valiosa porque destaca qué características estructurales son importantes para mantener la estabilidad y función.

Analizando la Dinámica del Dímero

Una investigación más profunda sobre la estructura 6ncu reveló que una de sus unidades (monómeros) fluctuaba mucho en comparación con la otra, señalando que el dímero se estaba descomponiendo durante las simulaciones. En cambio, los Dímeros 5hn1 y AF2 mantuvieron una estructura consistente, sugiriendo que son más fiables para uso terapéutico.

Modelando y Simulando Variedades de IL37

Basándose en sus hallazgos, los investigadores también miraron diferentes versiones de IL37 conocidas como variantes. Analizaron cómo estas variantes podrían afectar la estabilidad de las formas monoméricas y diméricas. Se encontraron algunas sustituciones en la proteína IL37 que dañaban la estabilidad del dímero sin impactar significativamente al monómero, lo cual sería beneficioso para el diseño terapéutico.

Mutaciones Clave

A través de su análisis, los científicos identificaron mutaciones clave que podrían ayudar a crear una versión monomérica estable de IL37. Por ejemplo, ciertos cambios en puntos específicos de la proteína IL37 mostraron desestabilizar la forma dimérica mientras mantenían la estabilidad del monómero. Este enfoque dual permite a los investigadores crear una versión de IL37 que podría funcionar eficazmente como un tratamiento antiinflamatorio sin las complicaciones que vienen con su forma dimérica.

El Papel del Agua en la Estructura de las Proteínas

Otro factor que afecta la estabilidad de las estructuras de IL37 es la presencia de moléculas de agua. El agua es crucial para mantener la forma adecuada de las proteínas durante la investigación. Las diferencias en el contenido de agua entre las dos estructuras de IL37 pueden explicar por qué una es más estable que la otra.

Conclusiones sobre IL37

En resumen, estudiar IL37 revela información importante sobre su papel en la inflamación y cómo su estructura afecta su capacidad de funcionar. La forma dimérica estable es crucial para entender cómo se puede aprovechar esta proteína para crear nuevas terapias. Al diseñar variantes monoméricas de IL37 que mantengan sus propiedades antiinflamatorias mientras evitan los inconvenientes de la forma dimérica, los investigadores pueden desarrollar tratamientos mejores para diversas condiciones inflamatorias.

En general, la investigación en curso sobre IL37 ofrece esperanza para nuevas estrategias para combatir enfermedades relacionadas con la inflamación al centrarse en cómo optimizar la estabilidad y la función de esta proteína única.

Fuente original

Título: Rational Design of Monomeric IL37 Variants Guided by Stability and Dynamical Analyses of IL37 Dimers

Resumen: IL37 plays important roles in the regulation of innate immunity and its oligomeric status is critical to these roles. In its monomeric state, IL37 can effectively inhibit the inflammatory response triggered by IL18 through binding to the IL18 receptor , a capability lost in its dimeric form. This paradigm underscores the pivotal role of IL37s dimer structure in the design of novel anti-inflammatory therapeutics. Hitherto, two IL37 dimer structures were deposited in PDB, reflecting the potential use of their binding interface in the design of IL37 variants with altered dimerization tendencies. Inspection of these static structures suggested a substantial difference in their dimer interfaces. Prompted by this discrepancy, we analyzed the PDB structures of IL37 dimer (PDB: 6ncu and 5hn1) along with a predicted structure by AF2-multimer by molecular dynamics (MD) simulations to unravel whether and how IL37 can form homodimers through distinct interfaces. Results showed that the 5hn1 and AF2 dimers, which shared the same interface, stably maintained their initial conformations throughout the simulations whilst the recent IL37 dimer (PDB ID: 6ncu) with a different interface, did not. These findings underscored that the recent IL37 dimer (6ncu) structure is likely to contain an error, probably in its biological assembly record, otherwise it was not a stable assembly in silico. Next, focusing on the stable dimer structure of 5hn1, we have identified five critical positions of V71/Y85/I86/E89/S114 that would altogether reduce dimer stability without affecting the monomer fold. Two quintet mutations were tested similarly by MD simulations and both mutations showed either partial or complete dissociation of the dimeric form. Overall, this work contributes to the development of IL37-based therapeutics by accurately representing the dimer interface in the PDB structures and identifying five potential substitutions to effectively inhibit the inflammatory response triggered by IL18.

Autores: Emel Timucin, I. Sardag, Z. S. Duvenci, S. Belkaya

Última actualización: 2024-02-12 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.06.579100

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.06.579100.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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