Efeitos Diferenciais das Modificações Pós-Traducionais na Interação da Proteína Huntingtin com Membranas

A doença de Huntington é um transtorno neurodegenerativo causado por uma extensão de poliglutamina expandida próxima ao terminal N da proteína huntingtin (HTT), tornando a proteína mais propensa a se agregar. Os primeiros 17 resíduos em HTT (Nt17) interagem com membranas lipídicas e possuem múltiplas modificações pós-traducionais (MPTs) que podem modular a conformação e agregação da HTT. Neste estudo, usamos uma combinação de estudos biofísicos e simulações moleculares para investigar o efeito das MPTs na helicidade de Nt17 na presença de várias membranas lipídicas. Demonstramos que lipídios aniônicos como PI4P, PI(4,5)P2 e GM1 aumentam significativamente a estrutura helicoidal de Nt17 não modificado. Esse efeito é atenuado por eventos de acetilação única em K6, K9 ou K15, enquanto a tri-acetilação nesses locais aboliu a interação de Nt17 com a membrana. Da mesma forma, a fosforilação única em S13 e S16 diminuiu, mas não aboliu, a helicidade induzida por POPG e PIP2, enquanto a fosforilação dupla nesses locais diminuiu marcadamente a helicidade de Nt17, independentemente da composição lipídica. A helicidade de Nt17 com fosforilação em T3 é insensível ao ambiente da membrana. A oxidação em M8 afeta de maneira variável a helicidade induzida pela membrana, destacando uma modulação da estrutura de Nt17 dependente de lipídios. No conjunto, nossas descobertas revelam efeitos diferenciais das MPTs e interações entre MPTs na interação com a membrana e conformação da HTT. Intrigantemente, os efeitos da fosforilação em T3 ou da acetilação única em K6, K9 e K15 sobre a conformação de Nt17 na presença de certas membranas não refletem os observados na ausência de membranas. Nossos estudos fornecem novas perspectivas sobre a complexa relação entre a estrutura de Nt17, MPTs e ligação à membrana.