Estrutura oligomérica e dinâmica de Major Royal Jelly Protein 1 (MRJP1)/apisimina analisadas por espectrometria de massas e técnicas complementares

• Main Author: Mandacaru, Samuel Coelho
• Other Authors: Sousa, Marcelo Valle de
• Language: Portuguese
• Published: 2017
• Subjects: Abelha; Apisimina; Interação hidrofóbica; Major Royal Jelly Protein 1
• Online Access: http://repositorio.unb.br/handle/10482/23924

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2017. === Submitted by Albânia Cézar de Melo ([e-mail]) on 2017-06-23T16:23:53Z No. of bitstreams: 1 2017_SamuelCoelhoMandacaru.pdf: 9292757 bytes, checksum: 1a53ba8cc877a93480f8a2d77b63ff6d (MD5) === Approved for entry into archive by Raquel Viana ([e-mail]) on 2017-07-27T20:55:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_SamuelCoelhoMandacaru.pdf: 9292757 bytes, checksum: 1a53ba8cc877a93480f8a2d77b63ff6d (MD5) === Made available in DSpace on 2017-07-27T20:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_SamuelCoelhoMandacaru.pdf: 9292757 bytes, checksum: 1a53ba8cc877a93480f8a2d77b63ff6d (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 === Geleia Real (GR) dispara o desenvolvimento de larvas de abelhas fêmeas até rainhas. Este efeito tem sido atribuído à presença de Major Royal Jelly Protein 1 (MRJP1) presente na geleia real. MRJP1 isolada de GR está intimamente associada a apisimina, um peptídeo helicoidal com 54 resíduos de aminoácidos que promove uma associação não covalente de MRJP1 em oligômeros de diferentes tamanhos. Não existem dados de alta resolução disponíveis para essas estruturas e até mesmo sua estequiometria ainda não é clara. Nesta tese, examinamos a relação MRJP1/apisimina usando um arsenal de técnicas biofísicas. Também, investigamos o comportamento de MRJP1/apisimina em amostras após remoção de seus carboidratos e de apisimina associada. Nossos dados de espectrometria de massas (MS) nativos demonstraram que os complexos existem predominantemente numa estequiometria de MRJP14/apisimina4. Blue native PAGE demonstrou a prevalência de estruturas tetraméricas e monoméricas. Microscopia de força atômica demonstrou a presença de populações que puderam ser agrupadas em dois grandes grupos. Troca do hidrogênio por deutério (HDX) seguida de análises por espectrometria de massas revelaram que MRJP1, nesses complexos, é desordenada na extensão dos resíduos 20-265. Estruturas secundárias (provavelmente folhas beta antiparalelas) estáveis são encontradas marginalmente ao redor dos resíduos 266-432. Estas são regiões fracamente estruturadas com conformações que variam entre estruturada e desestruturada, gerando uma distribuição isotópica bimodal (EX1). Nós propomos que os complexos nativos (tetrâmeros) têm uma estrutura quaternária formada por “dímero de dímero”, onde as cadeias de MRJP1 são ligadas por apisimina. Especificamente, nossos dados sugerem que apisimina age como um ligante que forma contatos hidrofóbicos envolvendo o segmento 316VLFFGLV322 de MRJP1. Esta proteína tem dois sítios de glicosilação localizados nos resíduos de aminoácidos 144 e 177. Por 2DE podemos ver 9 proteoformas de MRJP1, mesmo após a remoção dos carboidratos. Deglicosilação produz grandes agregados solúveis, enfatizando o papel dos glicanos como inibidores de agregação. Amostras com apisimina parcialmente removida formam complexos diméricos com estequiometria (MRJP12/apisimina1). As informações produzidas neste trabalho podem contribuir para uma melhor compreensão da relação estrutura/função de MRJP1, que possui papéis únicos na biologia da abelha. === Royal jelly (RJ) triggers the development of female honeybee larvae into queens. This effect has been attributed to the presence of major royal jelly protein 1 (MRJP1) in RJ. MRJP1 isolated from royal jelly is tightly associated with apisimin, a 54-residue -helical peptide that promotes the noncovalent assembly of MRJP1 into multimers. No high resolution structural data are available for these complexes, and their binding stoichiometry remains uncertain. We examined MRJP1/apisimin using a range of biophysical techniques. In addition, we investigated the behavior of deglycosylated samples, as well as samples with reduced apisimin content. Our mass spectrometry (MS) data demonstrated that the native complexes predominantly exist in a (MRJP14 apisimin4) stoichiometry. Blue native and showed the prevalence of tetrameric and monomeric structures in native conditions. Atomic force microscopy also showed two populations. Hydrogen/deuterium exchange (HDX) MS revealed that MRJP1 within these complexes is extensively disordered in the range of the residues 20-265. Marginally stable secondary structure (likely antiparallel -sheet) exists around residues 266-432. These weakly structured regions interchange with conformations that are extensively unfolded, giving rise to bimodal (EX1) isotope distributions. We propose that the native complexes have a “dimer of dimers” quaternary structure in which MRJP1 chains are bridged by apisimin. Specifically, our data suggest that apisimin acts as a linker that forms hydrophobic contacts involving the MRJP1 segment 316VLFFGLV322. MRJP1 has 2 glycosites located at amino acids 144 and 177. By using 2-DE, we observed 9 MRJP1 proteoforms, even after carbohydrate removal. Deglycosylation produces large soluble aggregates, highlighting the role of glycans as aggregation inhibitors. Samples with reduced apisimin content form dimeric complexes with a (MRJP12 apisimin1) stoichiometry. Therefore, the information uncovered in this work should help pave the way towards a better understanding of the structure/function relationship for MRJP1, which possesses unique roles in the honey bee biology.