Modelación molecular y estudio de la isoforma 1A/IRE(+) de la proteína DMT1 humana

Abstract

En distintos estudios se ha determinado que mutaciones en la proteína transportadora DMT1, encargada de transportar hierro desde el lumen intestinal hacia los enterocitos, son causantes de distintos tipos de anemia, no obstante, poco se conoce sobre su estructura tridimensional y su mecanismo de transporte. Por esta razón, el objetivo del presente trabajo es obtener un modelo estructural de la isoforma 1A/IRE(+) de la proteína DMT1 humana y a partir de éste estudiar el posible comportamiento de la proteína inserta en membrana. La predicción de dominios transmembrana para la proteína de interés estableció la presencia de 12 dominios transmembrana, 6 loops extracelulares, 5 loops intracelulares y los extremos amino y carboxilo terminales al interior del citoplasma de los enterocitos, lo cual concuerda totalmente con lo expuesto en bibliografía. Se obtuvieron 100 modelos de la proteína mediante modelamiento comparativo, utilizando el cristal de la familia de la proteína, ScaDMT, como plantilla principal. El mejor modelo se obtuvo a través de un análisis energético y estructural. Este modelo obtuvo un z-score de -4.3, dentro de la densidad de puntajes obtenidos por estructuras cristalinas, un perfil energético por residuo similar al del cristal de ScaDMT, y un gráfico de Ramachandran con tan solo 2 residuos dentro de zonas no permitidas. Se realizaron cuatro dinámicas moleculares para estudiar el comportamiento del modelo en membrana, las cuales fueron analizadas para estudiar las características de la proteína. A partir del análisis de los modos normales, se observó un movimiento de apertura y cierre, el cual podría representar el movimiento principal de captura y liberación del ion de hierro. Por otro lado, se presentó una variación en el potencial electrostático en las regiones superior e inferior de la proteína, lo que podría estar relacionado al mecanismo de interacción de la proteína con hierro. A partir del análisis del comportamiento de las moléculas de agua en el sistema, se determinó que éstas ingresan a la proteína por la zona orientada hacia el citoplasma, posicionándose entre las hélices TM1 y TM6, donde se ubica el ion de hierro. Finalmente, en cuanto a la interacción de la proteína con hierro, se proponen los residuos Asp115, Asn118, Ala291 y Met294 como principales candidatos a interaccionar con él, y se observa un posible rol del agua en la estabilización de éste. De esta manera, los resultados y discusiones aquí expuestos representan los primeros avances para un mejor conocimiento de la estructura y características de la proteína DMT1 humana. Se requiere profundizar y extender estos análisis para poder establecer bases más sólidas respecto a la relación estructura-función y dilucidar el mecanismo de transporte asociado a la proteína. Esto resultaría de gran utilidad para comprender la causa de las enfermedades asociadas a mutaciones en DMT1 y posteriormente proponer tratamientos más efectivos para estas enfermedades.