Modelamiento de sitios de acoplamiento e interacciones proteína-proteína en receptores tipo toll

Abstract

Enfermedades como la sepsis, artritis reumatoide, tendinitis, entre otras, están ligadas a respuestas pro-inflamatorias anómalas. En ellas participan citoquinas pro-inflamatorias y factores de transcripción activados a partir de la vía de señalización mediada por receptores Tipo Toll y proteínas adaptadoras afínes. Estos receptores inician una cascada de señalización a partir de su homodimerización al ser inducidos por señales microbianas. Luego prosigue el reclutamiento de una serie de adaptadores proteicos que terminan finalmente con la transcripción de factores y producción de citoquinas proinflamatorias. En particular, este proyecto se enmarca en el estudio de las vías de señalización en las cuales está involucrado el receptor TLR4. Las enfermedades mencionadas pueden ser tratadas mediante el uso de fármacos, pero su uso resulta poco efectivo en etapas medio-avanzadas de la enfermedad y la presencia de efectos secundarios serios como osteoporosis, obesidad centrípeta, hipertensión, diabetes mellitus, entre otros. En vista de esto se plantea que la descripción de las interacciones del sistema mediado por TLR4 puede permitir diseñar nuevos tratamientos para estas enfermedades caracterizadas por respuestas inflamatorias anómalas. En función de lo anterior, se define el objetivo general de este trabajo que corresponde al estudio y reconstrucción in silico del acoplamiento e interacciones proteína-proteína producidas en la vía pro-inflamatoria activada por TLR4 y proteínas adaptadoras MAL, TRAM y MyD88. Por medio del uso de algoritmos de acoplamiento y herramientas de dinámica molecular se estudia el acoplamiento de los dominios TIR del homodímero de TLR4 y los adaptadores MAL, MyD88 y TRAM. Las interacciones propuestas son caracterizadas determinándose: área de contacto, tipos de interacciones y energía libre de los complejos. De manera adicional, se comparó los resultados con otros modelos presentados en publicaciones anteriores (Nuñez et al. (2007), Basith et al. (2011)). Los resultados obtenidos muestran que los adaptadores MAL y TRAM interactúan con el receptor TLR4 mediante la unión a la nueva superficie formada por la homodimerización de los dominios TIR de TLR4. En ambos casos, se observa que tanto MAL como TRAM se acoplan al receptor TLR4 orientando frente a frente sus lazos BB, lo que confirma la relevancia de este sector en las interacciones de esta vía. Otra zona importante de interacción corresponde al lazo CD del adaptador MAL y TRAM, el que según los resultados interactuaría con la Hélice B de TLR4. Por su parte, el estudio del complejo TLR4-MAL-MyD88, muestra que el adaptador MyD88 se une preferentemente a la nueva superficie que se produce a partir de la interacción TLR4-MAL. A partir de la estimación de la energía libre de unión vía MM-PBSA, se demuestra que los contactos y el acoplamiento de los modelos propuestos muestran estructuras de mayor estabilidad termodinámica que las presentadas por Nuñez (2007). Los resultados demuestran que zonas como los lazos BB, CD, hélice A y C son transversalmente relevantes dentro de la cadena de señalización y que presentan características generalizables al tipo de interacciones que se produce en esta vía mediada por el receptor TLR4. Finalmente, se destaca que la metodología planteada en este trabajo se transforma en un procedimiento novedoso y no descrito en trabajos anteriores relacionados a la descripción de interacciones vía TLR. Más aún, el conjunto de herramientas utilizadas permiten modelar las interacciones, probar hipótesis de interacción, brindar explicación a la acción de mutantes y encontrar sectores potenciales de interacción en cualquier tipo de sistema proteína-proteína.