Structure-based characterization of the multi- modular Developmentally Regulated GTPase in complex with the DRG family regulatory protein

La subfamilia de las proteinas de union a GTP reguladas durante el desarrollo (siglas en ingles DRG) es un miembro poco caracterizado de la clase de GTPasas perteneciente a la familia OBG de factores de traduccion (TRAFAC), altamente conservadas evolutivamente en dos grandes super-reinos: arqueas y eucariota. Dos proteinas relacionadas, Drg1 y Drg2, ausentes en eubacterias, estan presentes en todos los organismos eucariotas donde se acumulan solo en presencia de la denominada familia de proteinas de regulacion de DRG (DFRP): con Dfrp1 uniendose especificamente a Drg1 y Dfrp2 preferentemente uniendose a Drg2. Se cree que desempenan, junto con sus proteinas asociadas, un papel importante en el crecimiento y la diferenciacion celular. Se ha observado con anterioridad una participacion directa en la traduccion, pues el homologo de Drg1 en levadura, denominado Rbg1 (del ingles Ribosome Binding GTPase) forma un complejo con Tma46 (del ingles Translation Machinery Associated protein 46, el homologo en levadura de Dfrp1), localizado con los ribosomas en fase de traduccion. En el presente estudio, se presenta la estructura cristalografica de rayos X de la GTPasa Rbg1 de levadura en complejo con la region C-terminal de su socio DFRP, Tma46. La estructura del complejo Rbg1-Tma46 revela que las proteinas DRG son factores multimodulares que contienen dominios no descritos previamente, pero similares a otros evolutivamente conservados y que se hallan en proteinas directamente relacionadas con la traduccion. Se ha encontrado que Rbg1 contenia el ampliamente descrito dominio de union a GTP tipico de las GTPasas ademas del dominio C-terminal TGS de funcion desconocida. Curiosamente, se han identificado ademas dos dominios desconocidos, uno, una helice-giro-helice y el otro, con un plegamiento s? s inusual similar al dominio C-terminal de la proteina ribosomica S5. Estos nuevos dominios de Rbg1 han sido denominados como los dominios HTH y S5D2L respectivamente y empaquetan adyacentes entre si formando una unidad globular que sobresale desde el dominio de union al GTP. De hecho, sorprendentemente, el dominio S5D2L se inserta en medio del dominio G entre las secuencias conservadas de union a GTP G3 y G4. Contrariamente a lo senalado en informes anteriores, se encontro que la superficie de la interaccion de Tma46 con Rbg1 es muy extensa. El fragmento C-terminal dfrp de Tma46 se encuentra altamente desestructurado compuesto principalmente de estructuras helicoidales que envuelven los dominios G y TGS de Rbg1. El analisis in vitro de la actividad GTPasa de los DRGs, en el contexto tambien de las proteinas DFRP ha demostrado que los complejos de levadura DRG-DFRP y humanos DRG1-DFRP1 tienen valores cataliticos bajos similares a otros miembros de la familia de OBG, que pueden ser modulados por sus distintos dominios asi como la interaccion con su ligando celular, la proteina DFRP. Ademas, la actividad enzimatica se ha observado en ausencia de proteinas GAP (GTPase activating protein) o GEF (Guanine exchange factor), como se habia sugerido con anterioridad, y de forma contraria a como sucede con las GTPasas monomericas pequenas. Ensayos con homopolimero de ARN revelaron que existe una capacidad no especifica de union del ARN por parte de los DFRPs y algunos de los dominios individuales que forman parte de los DRGs. La informacion estructural ha proporcionado un mayor apoyo a la posible funcion de las proteinas de DRG en la maquinaria de traduccion con los analisis bioquimicos, que han diseccionado la contribucion y la importancia de cada uno de los dominios de esta proteina multimodular y su interaccion con la proteina reguladora, DFRP.