Propuesta de inhibidores químicos que compiten con la unión de las subunidades de la RNA polimerasa II a las GTPasas esenciales Npa3 y Gpn1

Abstract

Las proteínas Gpn1, Gpn2 y Gpn3 son miembros de la familia de GTPasas GPN; Npa3 en la levadura Saccharomyces cerevisiae es el ortólogo de Gpn1 humana. Estas proteínas desempeñan un papel crucial en el ensamble y en la acumulación nuclear de la RNA polimerasa II (RNAPII), funcionando como chaperonas moleculares. Las estructuras cristalográficas de Npa3 revelan conformaciones abiertas y cerradas, dependiendo del nucleótido de guanina unido (GMPPCP, un análogo no hidrolizable del GTP, o GDP, respectivamente). La conformación abierta de Npa3 posee una cavidad hidrofóbica que es sugerida como esencial para el reconocimiento y la unión de subunidades de la RNAPII durante su biogénesis; sin embargo, aún no se dispone de datos estructurales sobre estos complejos. En este trabajo, se generaron modelos in silico de las interacciones entre la estructura cristalográfica de Npa3 monomérica en su conformación abierta y péptidos de la RNAPII de levadura que se han demostrado experimentalmente interactúan con Npa3, generados mediante acoplamiento computacional flexible. Con la finalidad de identificar inhibidores de estas interacciones, potencialmente útiles para comprender las funciones moleculares y celulares de estas proteínas, se realizaron experimentos de acoplamiento molecular utilizando una biblioteca diseñada de compuestos aprobados por la FDA, tanto en la estructura experimental de Npa3 como en un modelo por homología de Gpn1 humana. Se identificaron, tras una optimización por acoplamiento flexible, como potenciales inhibidores competitivos el fármaco atovacuona para Npa3 y Gpn1 (energías de afinidad de −14,4 y −13,5 kcal/mol, respectivamente) y tibolona para Npa3 (−13,6 kcal/mol). Además, nuestros modelos de acoplamiento sugieren residuos clave en Npa3, como F143 y W179, que pueden ser fundamentales para el reconocimiento tanto de las subunidades de la RNAPII como de los fármacos. En el futuro, estudios bioquímicos y de mutagénesis sitio dirigida podrán aportar evidencia funcional sobre su efecto en la biogénesis de la RNAPII.