Thermodynamics governing binding of Homo sapiens centrin – Homo sapiens Sfi1p21 Complexes

Abstract

Centrin is a member of the EF-hand superfamily of calcium-binding proteins and has a molecular weight of ~20 kDa. In Homo sapiens, four centrin isoforms have been determined: centrin 1 (Hscen1), which is found in male germ cells, certain neurons and ciliated cells, centrin 2 (Hscen2) and centrin 3 (Hscen3) are expressed in all somatic cells, and centrin 4 (Hscen4) found in neurons. We focused our research on Sfi1, a centrin binding protein of 1242 amino acids and comprising 23 tandem centrin-binding sites (CBS). Specifically, we studied a soluble Sfi1 peptide comprised of the 21st centrin binding site (HsSfi1p21). HsSfi1p21 exhibits the hydrophobic triad (W1L4L8) which is found to be essential for the interaction between centrin and its biological targets. Using isothermal titration calorimetry, the interaction between Hscen1 and HsSfi1p21 was analyzed at 25°C, 30°C, 35°C, and 40°C. At 35°C, the complex shows the highest stability (ΔG = -10.2 kcal/mol) and affinity (Ka = 1.7 x 107 M -1 ) with a favorable enthalpy (ΔH = -29.0 kcal/mol) and unfavorable entropy (-TΔS = 18.8 kcal/mol). By a comparative thermodynamic analysis of the interaction of three human centrin isoforms (Hscen1, Hscen2, and Hscen3) with HsSfi1 at 30°C, we found that Hscen3-HsSfi1p21 complex presented the highest stability and affinity interaction. From these results, we found that the stability on centrin-Sfi1p complex is dependent to the relative stability of centrin.

Centrin es un miembro de la superfamilia de la mano EF de proteínas enlazantes de calcio y tiene un peso molecular de ~20 kDa. En Homo sapiens, se ha determinado cuatro isoformas de centrin: centrin 1 (Hscen1), el cual se encuentra en células germinales masculinas, algunas neuronas y células ciliadas, centrin 2 (Hscen2) y centrin 3 (Hscen3) están expresadas en todas las células somáticas, y centrin 4 (Hscen4) encontrada en neuronas. Nosotros enfocamos nuestra investigación en Sfi1, una proteína que enlaza a centrin de 1242 aminoácidos y que tiene 23 sitios para enlazar centrin. Específicamente, estudiamos un péptido soluble de Sfi1 compuesto del 21un sitio de enlazar centrin (HsSfi1p21). HsSfi1p21 exhibe la tríada hidrofóbica (W1L4L8) el cual se ha encontrado que es esencial para la interacción entre centrin y sus objetivos biológicos. Utilizando calorimetría de titulación isotermal, la interacción entre Hscen1 y HsSfi1p21 fue analizada a 25°C, 30°C, 35°C y 40°C. A 35°C, el complejo mostró la mayor estabilidad (ΔG = -10.2 kcal/mol) y afinidad (Ka = 1.7 x 107 M -1 ) con una entalpía favorable (ΔH = -29.0 kcal/mol) y una entropía no favorable (-TΔS = 18.8 kcal/mol). Por medio de un análisis comparativo de la interacción entre tres isoformas de centrin (Hscen1, Hscen2, and Hscen3) con HsSfi1p21 a 30°C, encontramos que el complejo Hscen3- HsSfi1p21 presentó la interacción con mayor estabilidad y afinidad. Con estos resultados, se encontró que la estabilidad del complejo centrin-Sfi1p es dependiente de la estabilidad relativa de centrin.