Structural and functional mapping of Rtg2p determinants involved in retrograde signaling and aging of Saccharomyces cerevisiae
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Mapeamento estrutural e funcional dos determinantes de Rtg2p envolvidos na sinalização retrógrada e no envelhecimento de Saccharomyces cerevisiae
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Resumo
Em Saccharomyces cerevisiae, a disfunção mitocondrial induz a sinalização retrógrada, uma via de comunicação entre a mitocôndria e o núcleo que promove uma remodelação metabólica para garantir precursores biossintéticos suficientes para a replicação. Rtg2p é um modulador positivo dessa via, também necessário para a longevidade celular. Essa proteína pertence à superfamília ASKHA e contém um domínio putativo de ligação a ATP na região N-terminal, mas não existe um mapeamento estrutural e funcional detalhado dos resíduos nesse domínio que explique sua contribuição para a sinalização retrógrada e o envelhecimento. Neste estudo, utilizamos a Decomposição de Redes de Correlação de Resíduos (DCR) e mutagênese sítio-dirigida para identificar os determinantes estruturais de Rtg2p na sinalização retrógrada e na longevidade. Descobrimos que a maioria dos resíduos envolvidos na sinalização retrógrada circunda os laços de ligação a ATP e que a região N-terminal de Rtg2p é dividida em três regiões cujos mutantes apresentam diferentes fenótipos de envelhecimento. Identificamos também E137, D158 e S163 como possíveis resíduos envolvidos na estabilização do ATP no sítio ativo. Os mutantes aqui apresentados podem ser usados para mapear outras atividades da Rtg2p que interagem com outras vias celulares relacionadas à estabilidade genômica e ao envelhecimento.
Abstract
In Saccharomyces cerevisiae mitochondrial dysfunction induces retrograde signaling, a pathway of communication from mitochondria to the nucleus that promotes a metabolic remodeling to ensure sufficient biosynthetic precursors for replication. Rtg2p is a positive modulator of this pathway that is also required for cellular longevity. This protein belongs to the ASKHA superfamily, and contains a putative N-terminal ATP-binding domain, but there is no detailed structural and functional map of the residues in this domain that accounts for their contribution to retrograde signaling and aging. Here we use Decomposition of Residue Correlation Networks and site-directed mutagenesis to identify Rtg2p structural determinants of retrograde signaling and longevity. We found that most of the residues involved in retrograde signaling surround the ATP-binding loops, and that Rtg2p N-terminus is divided in three regions whose mutants have different aging phenotypes. We also identified E137, D158 and S163 as possible residues involved in stabilization of ATP at the active site. The mutants shown here may be used to map other Rtg2p activities that crosstalk to other pathways of the cell related to genomic stability and aging.
Assunto
Saccharomyces cerevisiae, Transdução de sinais, Mitocôndrias, Núcleo celular
Palavras-chave
Glutamate, Yeast, Protein domains, Mutant strains, Saccharomyces cerevisiae, Crystal structure, Phenotypes, Phosphates
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https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0177090