Proteína tetramérica

Una proteína tetramérica es una proteína con una estructura cuaternaria de cuatro subunidades (tetramérica). Los homotetrámeros tienen cuatro subunidades idénticas (como la glutatión S-transferasa) y los heterotetrámeros son complejos de diferentes subunidades. Un tetrámero se puede ensamblar como un dímero de dímeros con dos subunidades homodímeras (como la sorbitol deshidrogenasa) o dos subunidades heterodímeras (como la hemoglobina).

Interacciones de subunidades en tetrámeros

Las interacciones entre subunidades que forman un tetrámero están determinadas principalmente por interacciones no covalentes. Los efectos hidrofóbicos, los enlaces de hidrógeno y las interacciones electrostáticas son las fuentes principales de este proceso de unión entre subunidades. Para las proteínas homotetraméricas como la sorbitol deshidrogenasa (SDH), se cree que la estructura ha evolucionado pasando de una estructura monomérica a una dimérica y finalmente a una estructura tetramérica en la evolución. El proceso de unión en SDH y muchas otras enzimas tetraméricas puede describirse mediante la ganancia de energía libre que puede determinarse a partir de la tasa de asociación y disociación. La imagen de arriba muestra el ensamblaje de las cuatro subunidades (A, B, C y D) en SDH.

Enlaces de hidrógeno entre subunidades

Se ha demostrado que las redes de enlaces de hidrógeno entre subunidades son importantes para la estabilidad de la estructura de la proteína cuaternaria tetramérica. Por ejemplo, un estudio de SDH que utilizó diversos métodos, como alineamientos de secuencias de proteínas, comparaciones estructurales, cálculos de energía, experimentos de filtración en gel y experimentos de cinética enzimática, podría revelar una importante red de enlaces de hidrógeno que estabiliza la estructura cuaternaria tetramérica en SDH de mamíferos.

Tetrámeros en inmunología

En inmunología, los tetrámeros de MHC se pueden utilizar en ensayos de tetrámeros para cuantificar el número de células T específicas de antígeno (especialmente células T CD8+). Los tetrámeros del MHC se basan en moléculas recombinantes de clase I que, mediante la acción de la BirA bacteriana, han sido biotiniladas. Estas moléculas se pliegan con el péptido de interés y β2M y se tetramerizan mediante una estreptavidina marcada con fluorescencia. (La estreptavidina se une a cuatro biotinas por molécula). Este reactivo tetrámero marcará específicamente las células T que expresan receptores de células T que son específicos para un complejo péptido-MHC determinado. Por ejemplo, un tetrámero Kb/FAPGNYPAL se unirá específicamente a las células T citotóxicas específicas del virus Sendai en un ratón C57BL/6. Las respuestas específicas de antígeno se pueden medir como células T CD8+, tetrámero+ como una fracción de todos los linfocitos CD8+.

La razón para usar un tetrámero, a diferencia de una única molécula MHC de clase I marcada, es que los tetrámeros tetraédricos pueden unirse a tres TCR a la vez, lo que permite una unión específica a pesar de la baja afinidad (1 micromolar) de la clase típica. Interacción I-péptido-TCR. También se pueden fabricar tetrámeros de MHC clase II, aunque es más difícil trabajar con ellos en la práctica.

Homotetrámeros y heterotetrámeros

Un homotetrámero es un complejo proteico formado por cuatro subunidades idénticas que están asociadas pero no unidas covalentemente. Por el contrario, un heterotetrámero es un complejo de 4 subunidades en el que difieren una o más subunidades.

Ejemplos de homotetrámeros incluyen:

• enzimas como beta-glucuronidase (Imagen)
• factores de exportación como el SecB Escherichia coli
• Transportadores de iones de magnesio como CorA.
• lectinas como Concanavalin A
• IMPDH y IMPDH2

Ejemplos de heterotetrámeros incluyen la hemoglobina (en la foto), el receptor NMDA, algunas acuaporinas, algunos receptores AMPA y algunas enzimas.

Purificación de heterotetrámeros

La cromatografía de intercambio iónico es útil para aislar conjuntos de proteínas heterotetraméricas específicas, lo que permite la purificación de complejos específicos según el número y la posición de las etiquetas peptídicas cargadas. También se puede emplear cromatografía de afinidad de níquel para la purificación de heterotetrámeros.

Complementación intragénica

Varias copias de un polipéptido codificado por un gen a menudo pueden formar un agregado denominado multímero. Cuando se forma un multímero a partir de polipéptidos producidos por dos alelos mutantes diferentes de un gen particular, el multímero mixto puede exhibir una mayor actividad funcional que los multímeros no mezclados formados por cada uno de los mutantes solo. Cuando un multímero mixto muestra una mayor funcionalidad en relación con los multímeros no mezclados, el fenómeno se denomina complementación intragénica. En humanos, la argininosuccinato liasa (ASL) es una enzima homotetramérica que puede sufrir complementación intragénica. Un trastorno de ASL en humanos puede surgir de mutaciones en el gen ASL, particularmente mutaciones que afectan el sitio activo de la enzima tetramérica. El trastorno de ASL se asocia con una considerable heterogeneidad clínica y genética que se considera que refleja la amplia complementación intragénica que se produce entre diferentes pacientes individuales.