Structural determination, by cryo-EM, of the hemocyanin from the mollusk Concholepas concholepas with substantial biomedical impact.
Concholepas concholepas
Ellena, M. N
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-06032024-085323/en.php
Los avances de la microscopía crioelectrónica de una sola partícula (crio-EM) desde la Revolución de la Resolución han permitido el estudio de una amplia gama de proteínas que eran imposibles de analizar con tanta precisión con técnicas y resoluciones anteriores. La reciente adquisición de un microscopio Titan Krios en Brasil es un logro notable que posiciona al país como líder en crio-EM en América Latina. Sin embargo, capacitar a investigadores de toda la región es esencial para optimizar y maximizar esta tecnología. Los esfuerzos de colaboración entre grupos de investigación chilenos y brasileños pueden promover un acceso generalizado a esta metodología, fomentando el desarrollo científico regional utilizando técnicas de última generación. Aquí, presentamos un enfoque sinérgico para determinar la estructura crio-EM de la hemocianina de Concholepas concholepas (CCH), un oligómero mega-dalton transportador de oxígeno que se encuentra en muchos invertebrados. Las hemocianinas se emplean como inmunoestimulantes naturales con importantes aplicaciones biomédicas y clínicas. Comprender sus mecanismos moleculares precisos es esencial para una mejora específica. La diversidad estructural entre las hemocianinas homólogas, particularmente en lo que respecta a los patrones de glicosilación, podría explicar su diferente eficiencia en la generación de efectos adyuvantes adecuados en la inmunoterapia. En estudios preclínicos, investigadores chilenos han demostrado que el CCH es prometedor para aplicaciones biomédicas debido a su estabilidad, solubilidad e inducción de respuesta inmunológica superiores. Sin embargo, su estructura y secuencia de aminoácidos permanecen inexploradas. Esta colaboración permitió dilucidar la estructura del CCH, un heterodidecámero con 8 MDa y simetría D5, que presenta dos monómeros distintos llamados CCHA y CCHB distribuidos equitativamente a lo largo formando una proteína de 366 Å de altura y 316 Å de diámetro, para el collar externo. y casi 60 sitios de glicosilación distribuidos interna y externamente, que tienen aplicación para propiedades biomédicas.
The single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) advances since the Resolution Revolution has allowed the study of a wide range of proteins that were impossible to analyze with such precision with previous techniques and resolution. The recent acquisition of a Titan Krios microscope in Brazil is a remarkable achievement that positions the country as a leader in cryo-EM in Latin America. However, training researchers across the region is essential to optimize and maximize this technology. Collaborative efforts between Chilean and Brazilian research groups can promote widespread access to this methodology, fostering regional scientific development using state-of-the-art techniques. Here, we present a synergistic approach to determine the cryo-EM structure of Concholepas concholepas hemocyanin (CCH), an oxygen-transporting mega-dalton oligomer found in many invertebrates. Hemocyanins are employed as natural immunostimulants with significant biomedical and clinical applications. Understanding their precise molecular mechanisms is essential for targeted improvement. Structural diversity among homologous hemocyanins, particularly regarding glycosylation patterns, might account for their varying efficiency in generating suitable adjuvant effects in immunotherapy. In preclinical studies, Chilean researchers have shown that CCH holds promise for biomedical applications due to its superior stability, solubility, and immunological response induction. However, its structure and amino acid sequence remain unexplored. This collaboration enabled the elucidation of the structure of the CCH, a heterodidecamer with 8 MDa, and D5 symmetry, presenting two distinct monomers called CCHA and CCHB distributed equally along forming a protein with 366 Å height and 316 Å diameter, for the external collar, and almost 60 glycosylation sites distributed internally and externally, that have application for biomedical properties.
