blog

Jul 03, 2023

Ca2+

Nature Communications volume 13, Artigo número: 2708 (2022) Citar este artigo 3019 Acessos 2 Citações 34 Detalhes da Altmetric Metrics Cistinúria é uma doença genética caracterizada pela excreção excessiva de

Nature Communications volume 13, número do artigo: 2708 (2022) Citar este artigo

3019 Acessos

2 citações

34 Altmétrico

Detalhes das métricas

A cistinúria é uma doença genética caracterizada pela excreção excessiva de aminoácidos dibásicos e cistina, causando cálculos renais recorrentes e insuficiência renal. Mutações da glicoproteína reguladora rBAT e do transportador de aminoácidos b0, + AT, que constituem o sistema b0, +, estão ligadas à cistinúria tipo I e não tipo I, respectivamente, e exibem fenótipos distintos devido a defeitos no tráfego de proteínas ou inativação catalítica. Aqui, usando criomicroscopia eletrônica e bioquímica, descobrimos que o Ca2+ medeia a montagem de ordem superior do sistema b0,+. O Ca2+ estabiliza a interface entre duas moléculas de rBAT, levando à superdimerização de b0,+AT-rBAT, que por sua vez facilita a maturação de N-glicanos e o tráfego de proteínas. Um mutante de cistinúria T216M e mutações do sítio Ca2+ do rBAT causam a perda de montagens de ordem superior, resultando no aprisionamento de proteínas no RE e na perda de função. Esses resultados fornecem a base molecular da biogênese do sistema b0,+ e da cistinúria tipo I e servem como um guia para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas contra ela. De forma mais ampla, nossas descobertas revelam uma ligação sem precedentes entre a montagem oligomérica do transportador e as doenças do tráfico de proteínas.

A cistinúria é uma doença hereditária em que a reabsorção defeituosa de aminoácidos no rim causa excreção excessiva de cistina e aminoácidos dibásicos na urina1. Devido à baixa solubilidade da cistina, os pacientes sofrem de cálculos renais recorrentes, que podem crescer até vários centímetros, causando dor aguda e insuficiência renal2. Muitos pacientes necessitam, portanto, de cuidados ao longo da vida e estudos estimam que 1 em cada 7.000 recém-nascidos é afetado pela doença1. Os tratamentos comuns incluem terapia dietética3, litotripsia extracorpórea por ondas de choque, manejo da diluição de cistina4 e cirurgia aberta, mas até agora nenhum avanço foi feito além dessas medidas sintomáticas devido a uma compreensão incompleta dos mecanismos da doença.

A cistinúria é causada por mutações no sistema b0,+, que é um trocador de cistina/aminoácido dibásico independente de Na+, localizado nas células da borda em escova do rim e do intestino. O sistema b0,+ é composto por duas subunidades, uma glicoproteína transmembrana única rBAT5 (também conhecida como D2, NBAT e SLC3A1) e um transportador 12 transmembrana b0,+AT6 (também conhecido como BAT1 e SLC7A9), que pertencem ao heteromérico família de transportadores de aminoácidos (HAT)7. Um estudo recente revelou que o rBAT se associa a outro membro do SLC7, AGT1 (SLC7A13), que mostra uma localização tubular proximal distinta em comparação com b0,+AT8. Embora a recente elucidação estrutural do protótipo do transportador HAT, LAT1-CD98hc, tenha mostrado como duas subunidades formam uma montagem heterodimérica estreita, a baixa identidade de sequência de rBAT para CD98hc (28% na região alinhada) e a inserção de um total de ~ 100 resíduos nas alças do domínio B e na região C-terminal impediram uma compreensão molecular detalhada de b0, + AT – rBAT.

Estudos clínicos e bioquímicos demonstraram que mutações das duas subunidades estão ligadas a diferentes fenótipos, conhecidos como cistinúria tipo I para rBAT e não tipo I para b0,+AT1. Enquanto a maioria das mutações do tipo I causam mau funcionamento do sistema b0, +12, as mutações não do tipo I abolem a própria atividade de transporte13. Além disso, embora todas as mutações do tipo I caracterizadas apresentem o fenótipo da doença apenas em homozigotos, algumas mutações não do tipo I podem desencadear a doença mesmo em indivíduos heterozigotos14, fenômeno que atualmente carece de uma explicação clara. Recentemente, as estruturas crio-EM do b0, + AT – rBAT humano em detergente revelaram sua arquitetura e sugeriram um mecanismo de antiporte de aminoácidos e suas disfunções . No entanto, estas estruturas não explicam porque certas mutações do tipo I causam defeitos no tráfego de proteínas.

Para melhor compreender os mecanismos moleculares do sistema b0,+ biogênese e cistinúria, estudamos a estrutura e função do sistema ovino b0,+. Determinamos a estrutura da criomicroscopia eletrônica (crio-EM) do b0, + AT – rBAT ovino em nanodiscos lipídicos, que revela o complexo superdimérico (b0, + AT – rBAT) 2 embutido em uma bicamada lipídica curva. Identificamos um sítio de ligação ao Ca2+ no ectodomínio rBAT e demonstramos que este sítio é essencial para a montagem de ordem superior do sistema b0,+ no RE, o que por sua vez facilita a maturação do N-glicano e o tráfego para a membrana plasmática. Além disso, descobrimos que a perda de montagem de ordem superior está correlacionada com algumas mutações do tipo I, revelando uma ligação até então desconhecida entre a oligomerização proteica e a doença. Estes resultados esclarecem os mecanismos moleculares da cistinúria tipo I.