Ligação do domínio Ets de ESE-3 à sequência de DNA contendo as bases centrais 5’-GGAX-3’ (X= A ou T): análises cinéticas e em equilíbrio estimadas por ressonância plasmônica de superfície

Abstract

Tem se mostrado que a proteína ESE-3 (Fator específico de epitélio, do inglês epithelium-specific Ets factor, family member 3) desempenha importantes papéis na determinação do destino inicial da diferenciação do epitélio escamoso estratificado, na indução da expressão do receptor para um ligante que induz à apoptose, relacionado com necrose tumoral, e em processos inflamatórios de doenças respiratórias, tais como a asma e a fibrose cística. Tem se proposto que proteínas com domínio Ets ligam-se com maior afinidade a seqüências com núcleo central rico em purinas 5’-GGAA-3’ do que em seqüências com núcleo central 5’-GGAT-3’. Neste trabalho, nós descrevemos análises cinéticas e em equilíbrio do domínio Ets de ESE-3 ligando-se ao sítio de ligação Ets presente na região promotora do gene E74 de Drosophila, contendo tanto as bases centrais 5’-GGAA-3’ quanto 5’-GGAT-3’, utilizando a técnica de ressonância plasmônica de superfície. Também descrevemos ensaios de competição. Os resultados mostraram que não há grande diferença na afinidade de ligação do domínio Ets de ESE-3 entre as seqüência contendo 5’-GGAA-3’ ou 5’-GGAT-3’. No entanto, as análises dos dados cinéticos indicam que há maior valor da constante de velocidade de associação e menor valor para a constante de velocidade de dissociação, que contam para uma afinidade levemente mais alta do domínio Ets de ESE-3 por seqüências de DNA contendo as bases centrais 5’-GGAA-3’.O papel da dinâmica do reconhecimento do DNA realizado pela proteína é discutido e é proposto o mecanismo no qual o domínio Ets de ESE-3 livre existe como dois isômeros em solução que sofrem um passo lento de isomerização, que é seguido por um rápido processo de ligação ao DNA. Além disso, os dados obtidos pelos experimentos de espectrofluorimetria dão uma evidência para a inclusão de mais um passo no mecanismo proposto.

The epithelium-specific Ets factor, family member 3 (ESE-3), has been shown to play roles in determination of the early differentiated fate in stratified squamous epithelia, expression of a receptor for tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand, and airway inflammation of respiratory disorders such as asthma and cystic fibrosis. The Ets domain proteins have been proposed to bind to purine-rich central core 5’-GGAA-3’ sequence with larger affinity than 5’-GGAT-3’. Here we describe surface plasmon resonance equilibrium and kinetics analyses of Ets domain ESE-3 binding to Drosophila E74 gene promoter sequence (a consensus Ets binding site) containing either 5’-GGAA-3’ or 5’-GGAT-3’core sequence. Competition assays are also described. The results showed that there is no large difference in equilibrium binding affinity between Ets domain ESE-3 and either 5’-GGAA-3’ or 5’-GGAT-3’. However, analysis of kinetic data indicates that larger association rate and lower dissociation rate constant values account for the slightly higher affinity of Ets domain ESE-3 for 5’-GGAA-3’-containing DNA sequence. The role of dynamics in protein-DNA recognition is discussed and a mechanism is proposed in which free Ets domain ESE-3 exists as two isomers in solution that undergoes a slow protein isomerization step, which is followed by a fast DNA binding process. Besides, data of spectrofluorimetric experiments give evidence to include a further step in the proposed mechanism.