Cooperatividade mediada pela ponte de sal e estabilização mecânica de repetições de espectrina em tandem

As proteínas da superfamília da espectrina desempenham papéis essenciais nas células, interligando vários componentes citoesqueléticos e preenchendo o citoesqueleto à membrana celular e ao núcleo. Caracterizada pelo domínio REPET (SR) Spectrin Repeat (SR), esta superfamília apresenta um pacote exclusivo de três helices $ alpha $ antiparalelas. Esses SRs geralmente aparecem como repetições em tandem ligadas por segmentos curtos, servindo como unidades estruturais que suportam o citoesqueleto e atuam como cubos de sinalização para inúmeras proteínas. Embora o desdobramento dependente da força cooperativo das repetições de espectrina em tandem seja bem documentado, os mecanismos moleculares precisos permanecem incertos. Neste estudo, usamos o paradigmático tandem SR (SR3-SR4) de $ alpha $ -Actinin como nosso sistema modelo. Nossos resultados revelam que a cooperatividade surge das pontes de sal no ligante entre os dois domínios. Além disso, descobrimos que a ponte de sal estabiliza mecanicamente os dois domínios, estendendo a vida útil do SR3-SR4 por 10 a 100 vezes em comparação aos domínios individuais. Nossas simulações de MD de átomo completo mostram que a ponte de sal do vinculador é um dos principais pontos de força, e sua interrupção leva ao desdobramento mecânico dos domínios. Finalmente, combinando estudos de previsão estrutural alfafold e estudos de manipulação de molécula única de outras proteínas da superfamília da espectrina, demonstramos que a cooperatividade e estabilização mediada por ponte de sal do vinculador é um mecanismo molecular potencialmente conservado que governa as respostas mecânicas da SRS em proteínas superfamilíticas da espectrina.