Novas Descobertas sobre os Mecanismos de Transporte de Gordura em Mycoplasma
Uma olhada em como a proteína P116 influencia o transporte de gordura nas células de Mycoplasma.
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Índice
- Estrutura da P116
- Papel da P116 na Extração e Entrega de Lipídios
- Importância do Domínio N-terminal
- Mecanismo de Extração de Lipídios
- Entrega de Lipídios pela P116
- Efeitos da Interação da Membrana na P116
- Mecanismos de Acoplamento da P116
- Absorção e Entrega de Lipídios
- Por que a Direção Importa na Transferência de Gordura
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
Todas as coisas vivas usam Membranas para criar limites para suas células e separar diferentes partes dentro das células. Essas membranas são feitas de gorduras, e proteínas especiais ajudam a mover essas gorduras para dentro e para fora das membranas. Recentemente, os cientistas aprenderam sobre alguns sistemas de proteínas chave que ajudam nesse transporte de gorduras, incluindo proteínas que conectam o retículo endoplasmático (uma estrutura celular) às mitocôndrias (os centros de energia das células) e ajudam a manter o equilíbrio das gorduras nas membranas celulares.
Uma dessas proteínas se chama P116, que é encontrada em um tipo de bactéria conhecida como Mycoplasma. Essas bactérias são bem únicas porque não têm parede celular, possuem uma quantidade pequena de DNA e têm necessidades de vida muito simples. A P116 foi recentemente identificada como uma proteína que pode lidar com gorduras, ajudando o Mycoplasma a se adaptar aos tipos de gorduras presentes no ambiente ao redor.
Estrutura da P116
A P116 é composta por duas unidades idênticas e tem várias seções chave: uma área funcional principal, uma seção que permite que duas dessas proteínas se grudem e uma parte que se enfia na membrana. A área funcional principal tem um formato que lembra uma mão, com partes que podem agarrar e segurar várias gorduras. Essa área contém um grande espaço que pode acomodar diferentes tipos de gorduras, tornando-se essencial para a função da P116.
Quando a P116 está vazia, ou seja, sem gorduras dentro, seu espaço ainda pode conter uma pequena quantidade de moléculas de gordura. Mesmo depois que algumas gorduras são removidas usando detergentes, o espaço não fica completamente vazio e pode ser preenchido novamente quando misturado com certos tipos de gorduras.
Papel da P116 na Extração e Entrega de Lipídios
A P116 parece funcionar como um sistema que pode absorver e liberar gorduras. Ela usa sua seção especial para agarrar nas membranas e pode entregar gorduras em estruturas minúsculas chamadas Lipossomos (que são membranas artificiais) e até mesmo dentro de células reais, tudo sozinha, sem precisar da ajuda de outras proteínas. Simulações de suas ações mostram ainda mais como a P116 absorve e libera gorduras.
Importância do Domínio N-terminal
A parte N-terminal da P116 é crucial para sua capacidade de absorver gorduras das membranas. Observações das células de Mycoplasma mostram que a P116 se anexa às suas membranas. Em experimentos, os cientistas criaram uma cepa dessas bactérias que tinha mais P116. Isso permitiu que eles vissem a P116 mais claramente grudada na superfície da célula.
Os pesquisadores também estudaram a versão vazia da P116 para ver quão bem ela poderia absorver gorduras sem a ajuda de outras proteínas. Eles descobriram que a P116 vazia ainda conseguia agarrar gorduras de outras membranas, apontando para sua capacidade de agir de forma independente na extração de lipídios.
Mecanismo de Extração de Lipídios
A estrutura da seção N-terminal da P116 é semelhante a outras proteínas de transporte de gordura conhecidas. Quando estudada de perto, os cientistas perceberam que essa seção é provavelmente responsável por mudar a forma das membranas para facilitar a extração de gorduras. Quando os pesquisadores removeram essa seção em experimentos, a P116 perdeu sua capacidade de absorver gorduras de forma eficaz.
Entrega de Lipídios pela P116
A P116 também mostra que pode entregar gorduras tanto para membranas artificiais quanto para células vivas. Em experimentos, os cientistas usaram gorduras fluorescentes especiais para ver como a P116 as entrega em lipossomos. Eles confirmaram que a P116 poderia agir sozinha sem precisar de outras proteínas, demonstrando suas habilidades de entrega autossuficientes.
Efeitos da Interação da Membrana na P116
A maneira como a P116 interage com moléculas de gordura e membranas influencia muito seu comportamento. Pesquisas mostram que a P116 pode se mover livremente e mudar de forma quando não está ligada a uma membrana. No entanto, quando se anexa a uma membrana, seu movimento se torna restrito.
Essas propriedades foram confirmadas através de simulações de computador sofisticadas que permitiram aos cientistas observar como a P116 se comporta em diferentes estados. Os modelos de computador refletiram as ações da P116 encontradas em experimentos reais, mostrando como sua estrutura influencia suas habilidades de agarrar e entregar gorduras de maneira eficaz.
Mecanismos de Acoplamento da P116
Durante os estudos, os pesquisadores identificaram duas maneiras principais de como a P116 interage com as membranas. A primeira, conhecida como D-docking, envolve uma parte da P116 grudando na membrana e trazendo a outra parte mais perto. Esse primeiro acoplamento ajuda a preparar o segundo tipo de acoplamento, chamado N-docking, onde a P116 insere partes específicas na membrana.
Essas interações não apenas seguram a P116 no lugar, mas também modificam a forma da membrana em si. Uma vez que a P116 está firmemente acoplada a uma membrana, ela pode agarrar gorduras com mais facilidade e ou entregá-las ou absorvê-las.
Absorção e Entrega de Lipídios
Através de simulações, os pesquisadores descobriram que a P116 pode absorver moléculas de gordura de forma bastante eficaz, especialmente quando a situação está montada para facilitar esse processo. A presença de gorduras perto da P116 ajuda ela a se ligar e absorver essas gorduras sem problemas.
Quando a P116 está cheia de gorduras, ainda pode interagir com o ambiente ao seu redor. No entanto, se acumular muitas gorduras, sua capacidade de se ligar a outras membranas pode diminuir, levando-a a entregar gorduras de volta às bactérias de onde veio.
Por que a Direção Importa na Transferência de Gordura
O estudo também destacou por que a P116 transfere gorduras de células hospedeiras para o Mycoplasma e não o contrário. O design da P116 permite que ela se ligue a várias gorduras, mas as diferenças nas concentrações de gordura nas membranas hospedeiras e de Mycoplasma orientam essa direção da transferência.
Quando a P116 está cheia de gorduras do hospedeiro, é mais provável que libere essas gorduras de volta na membrana do Mycoplasma do que absorver mais. Esse mecanismo inteligente garante que o Mycoplasma possa se adaptar e prosperar em diferentes ambientes, utilizando várias fontes de gordura de forma eficiente.
Conclusão
A descoberta de como a P116 funciona no Mycoplasma ilumina os mecanismos mais amplos de transporte de gordura em diferentes organismos. Sua capacidade de extrair e entregar gorduras de forma independente através de interações bem definidas com membranas não só aprimora nosso entendimento da biologia bacteriana, mas também abre novas avenidas para explorar sistemas de transporte de lipídios em outras coisas vivas.
Título: A Self-Sufficient Lipid Transport Protein in Mycoplasma pneumoniae
Resumo: Lipid acquisition and transport are fundamental processes in all organisms, but many of the key players remain unidentified. In this study, we investigate the lipid-cycling mechanism of the minimal model organism Mycoplasma pneumoniae. We show that the essential protein P116 can extract lipids from the environment but also self- sufficiently deposit them into both eukaryotic cell membranes and liposomes. Our structures and molecular dynamics simulation reveal the mechanism by which the N- terminal region of P116, which resembles an SMP domain, perturbs the membrane, while a hydrophobic pocket exploits the chemical gradient to collect the lipids. Filling of P116 with cargo leads to a conformational change that modulates membrane affinity without consumption of ATP. We show that the Mycoplasmas have one integrated lipid acquisition and delivery machinery that shortcuts the complex multi-protein pathways used by higher developed organisms.
Autores: Roberto Covino, S. Manger, S. M. Arghittu, L. Sprankel, J. Meier-Credo, K. Wieland, D. Bublak, J. Langer, A. S. Frangakis
Última atualização: 2024-06-18 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.24.563710
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.24.563710.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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