Orientador: Jörg Kobarg

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: As proteínas humanas FEZ1 e FEZ2 (fasciculation and elongation protein zeta) são ortólogas da proteína UNC-76 de C. elegans e estão envolvidas no crescimento e na fasciculação dos axônios através de interações que envolvem kinesinas, mitocôndrias e vesículas sinápticas. Além disso, algumas...

Resumo: As proteínas humanas FEZ1 e FEZ2 (fasciculation and elongation protein zeta) são ortólogas da proteína UNC-76 de C. elegans e estão envolvidas no crescimento e na fasciculação dos axônios através de interações que envolvem kinesinas, mitocôndrias e vesículas sinápticas. Além disso, algumas evidências sugerem a participação de FEZ1 na etiologia da esquizofrenia, no ciclo viral, além da resistência à quimioterápicos. Sua estrutura intrinsecamente desordenada, com coiled-coil ao longo da sequência, pode contribuir para sua função. Nós exploramos a evolução molecular da família de proteínas FEZ com ênfase no ramo dos vertebrados. Através do perfil do interactoma comparado entre FEZ1 e FEZ2 de Homo sapiens e UNC-76 de C. elegans foi observado um padrão de conservação das interações proteínaproteína entre FEZ1 e UNC-76, que explicam a capacidade de FEZ1 resgatar os defeitos causados por mutações em unc-76 em nematoides, de acordo com o descrito por Bloom e colaboradores em 1997. Além disso, caracterizamos a interação entre FEZ1 e SCOCO (short coil-coiled) por SAXS (Small Angle X-ray Scattering). Essa interação já foi descrita previamente entre os seus ortólogos UNC-76 e UNC-69, que cooperam no crescimento axonal. Um estado de heterotetramérico foi observado, consistindo de duas moléculas GST-SCOCO interagindo com duas moléculas de 6xHis-FEZ1 dimerizadas. Por PAGE (Polyacrylamide Gel Electrophoresis, eletroforese em gel de poli-acrilamida), SAXS, Espectrometria de Massas e Ressonância Magnética Nuclear, constatamos que FEZ1 dimeriza envolvendo a formação de ponte dissulfeto. In vivo, este estado dimérico de forma covalente pode ser importante para o transporte mediado por kinesinas de proteínas ao longo dos microtúbulos. Assim, FEZ1 pode ser classificada como uma proteína adaptadora do transporte, dimérica e bivalente, essencial para o crescimento axonal e organização pré-sináptica normal e transporte de cargas. A agregação de novos parceiros de interação encontrada para a proteína FEZ2 poderia ser interpretada como aquisição de novas funções moleculares e pode ter ocorrido nos primeiros estágios da evolução dos cordados

Abstract: The human proteins FEZ1 and FEZ2 (fasciculation and elongation protein zeta 1) are orthologs of the protein UNC-76 from C. elegans, involved in growth and fasciculation of axons, through interactions that involve kinesins, mitochondria and synaptic vesicles. Moreover, some evidence...

Abstract: The human proteins FEZ1 and FEZ2 (fasciculation and elongation protein zeta 1) are orthologs of the protein UNC-76 from C. elegans, involved in growth and fasciculation of axons, through interactions that involve kinesins, mitochondria and synaptic vesicles. Moreover, some evidence suggests involvement of FEZ1 in the etiology of schizophrenia, in addition to the viral cycle and resistance to chemotherapy. Its structure intrinsically disordered, with coiled-coil along the sequence, can contribute to its function. We have explored the molecular evolution of the FEZ protein family with emphasis on the vertebrata branch. Analyzing the interactome profile of the FEZ1 and FEZ2 from Homo sapiens and UNC-76 from C. elegans we observed a conserved pattern of protein-protein interactions among FEZ1 and UNC-76 that explain the ability of FEZ1 to rescue the defects caused by unc-76 mutations in nematodes, according to Bloom and co-workers in 1997. Furthermore, we characterized the interaction between FEZ1 and SCOCO (short coiled-coil protein) by SAXS (Small Angle X-ray Scattering). This interaction has been previously reported between their orthologs UNC-76 and UNC-69 that cooperate in axonal outgrowth. A heterotetrameric state was observed, which consists of two GST-SCOCO molecules attached to two FEZ1 molecules. By PAGE (Polyacrylamide Gel Electrophoresis), SAXS, Mass Spectrometry and Nuclear Magnetic Resonance we defined that FEZ1 dimerizes involving formation of disulfide bond. In vivo this covalent mediated dimeric state could be important for kinesin mediated protein transport along the microtubule. Thereby, FEZ1 may be classified as a dimeric and bivalent transport adaptor, essential to axon outgrowth and normal pre-synaptic organization and transport of cargoes. The aggregation of new interaction partners found for the FEZ2 protein could be interpreted as the acquisition of new molecular functions and may have occurred in the early stages of chordate evolution