Relación estructura-función en la interacción de la región C-Terminal de la proteína GY2 con membranas: implicación en la localización de la proteína G

Abstract

[spa] El objetivo principal de esta tesis fue el estudio de la interacción entre la subunidad Gγ2 y la membrana plasmática. Las proteínas G son proteínas heterotriméricas formadas por la subunidad Gγ, Gβ y Gγ. Cuando la proteína G se activa, sufre un cambio conformacional y la subunidad Gα se separa del dímero Gβγ. Todas las subunidades Gγ son modificadas en su extremo carboxilo donde está el motivo “CAAX”. La cisteína de este motivo será geranilgeranilada o farnesilada dependiendo del subtipo de Gγ, en concreto, Gγ2 es geranilgeranilada. Además de esta modificación, la subunidad Gγ2 sufre la proteólisis de los tres últimos residuos (“AAX”) i la carboximetilación de la cisteína geranilgeranilada. Se estudió si estos tres procesos podrían estar implicados en la interacción de la subunidad con la membrana. Asimismo, en la región C-terminal de la proteína hay una serie de residuos básicos (R62, K64 y K65) que también podrían intervenir en la interacción con la membrana mediante interacciones electrostáticas. Por otra parte, la estructura y la composición de la membrana también podrían condicionar la interacción de la proteína. La base estructural de la membrana son los fosfolípidos pero cada especie de fosfolípidos tiene una conformación en el espacio diferente y cuando se reúnen en microdominios provoca que la membrana tenga propensión a una estructura determinada (HII, Lα, lo, …) lo que favorece o no la unión de determinadas proteínas. En estudios previos se ha demostrado que podría ser la subunidad Gγ la encargada de la localización en la membrana del trímero Gαβγ y del dímero Gβγ, por tanto, el estudio de todos los factores, tanto de la proteína como de la membrana, implicados en la interacción subunidad Gγ2-membrana plasmática podrían ser importante para entender la transmisión de señales a través de las proteínas G.

[eng] The main goal of this thesis was to study the interaction between Gγ2 subunit and the plasma membrane. G proteins are heterotrimeric proteins formed by the Gγ, Gβ and Gγ subunit. Heterotrimeric G proteins are peripheral membrane proteins that frequently localize to the plasma membrane. The Gγ2 subunit is modified at cysteine of the “CAAX” box by the addition of a geranylgeranyl lipid, which is followed by the proteolytic removal of the last three residues that leaves an isoprenylated and carboxyl methylated C68 as the terminal amino acid. Here, we studied if geranylgeranylation, proteolysis and carboxyl methylation could be essential for the correct localization of Gγ2 in the plasma membrane. Moreover, we studied the importance of electrostatic interactions between the inner leaflet of the plasma membrane and the positively charged C-terminal domain of the Gγ2 subunit (amino acids R62, K64 and K65) as a second signal to reach the plasma membrane. On the other hand, membrane lipid structure and composition may also affect the interaction of the protein. Previous studies have shown that the Gγ subunit may be responsible for the Gαβγ and Gβγ membrane localization, therefore, the study of the factors involved in Gγ2 subunit-plasma membrane interaction could be important to understand the signals transmission through G proteins.