Structural characterization of the STAS domain of the motor protein prestin: a general template for SLC26/SulP anion transporters

: Oggetto di questo lavoro di tesi è stato il dominio STAS, presente nella porzione C-terminale di proteine transmembrana della famiglia SulP (Sulphate Permease). Tale famiglia include oltre 200 trasportatori o scambiatori di anioni inorganici appartenenti a batteri, funghi, piante e animali. Nei mammiferi questa famiglia è anche conosciuta con il nome di Solute Linked carrier 26 (SLC26)I trasportatori SulP sono caratterizzati da una comune organizzazione strutturale: un core centrale idrofobico transmenbrana ed due porzioni N- e C- terminali citoplasmatiche, la seconda delle quali contiene lo STAS domain. Con dominio STAS (Sulphate Transporter and AntiSigma factor antagonist) si indica un piccolo dominio citoplasmatico dei trasportatoti SulP che mostra omologia di sequenza con gli antagonisti batterici al fattore anti-sigma (o proteine ASA). Al contrario degli ASA batterici, di cui è nota la struttura, il dominio STAS dei trasportatori di anioni è poco caratterizzato sia in termini di funzione che di struttura. Esistono, però, diversi indizi sul coinvolgimento di tale dominio nella regolazione dell’attività di trasporto delle proteine SulP. Nei mammiferi, mutazioni nello STAS possono causare la perdita dell’attività di trasporto, portando anche all’insorgenza di gravi patologie genetiche. Al momento non sono note strutture 3D di domini STAS e la loro caratterizzazione sarebbe fondamentale per comprendere il loro ruolo e la funzione all’interno della famiglia SulP. Questa tesi è stata incentrata sulla produzione e caratterizzazione del dominio STAS della proteina di mammifero prestina e del trasportatore Sultr1.2 di Arabidopsis thaliana. Poiché le esatte estremità dello STAS all’interno del C-terminale dei trasportatori SulP sono difficili da identificare, sono stati disegnati diversi costrutti delle due proteine selezionate. La struttura 3D di una variante dello STAS di prestina è stata risolta tramite cristallografia ai raggi X ad una risoluzione di 1.57 Å rivelando un fold comune tra lo STAS di prestina e le proteine ASA batteriche ma notevoli differenze particolarmente all’ N-terminale. I nostri dati hanno mostato inaspettatamente che il domino STAS inizia subito dopo l’ultimo segmento transmembrana, situato giusto al di sotto del doppio strato fosfolipidico. Inoltre, un’ attenta analisi struttura-funzione ha suggerito che la nostra struttura può essere considerato un modello generale per molti trasportatori di anioni SulP e SLC26 e conferma l’ipotesi che il dominio STAS è coinvolto in interazioni inter- intra-molecolari.