Como os Ribossomos Trabalham com o NAC para Marcar Proteínas para o Ancoramento em Membranas

N-glicina miristoilação — a ligação de um ácido graxo de 14 carbonos ao N-terminal de proteínas recém-sintetizadas — é fundamental para permitir que proteínas se ancorem reversivelmente em membranas celulares e participem de sinalização, respostas ao estresse e função imune. Essa modificação é realizada co-traducionalmente pelas N-miristoyltransferases (NMT1 e NMT2), enzimas que precisam agir enquanto a proteína ainda está sendo montada no ribossomo. A desregulação de NMT2 especificamente tem sido associada à hipertrofia cardíaca e insuficiência cardíaca — com cardiomiócitos de pacientes apresentando reduções de até 60% nos níveis de NMT2 —, bem como a certos tipos de câncer. Apesar de sua importância biomédica, o mecanismo molecular pelo qual NMT2 é recrutada aos ribossomos e obtém acesso aos substratos nascentes permanecia desconhecido.

Para preencher essa lacuna, Zdancewicz e colaboradores primeiro confirmaram, por meio de centrifugação em gradiente de sacarose em células HEK293, que NMT2 co-localiza com frações ribossomais em células humanas vivas. Em seguida, realizaram ensaios de ligação in vitro com ribossomos humanos purificados e demonstraram que NMT2 se liga diretamente aos ribossomos, com a ligação aproximadamente dobrada na presença do complexo associado à cadeia polipeptídica nascente (NAC) heterodimérico. Utilizando complexos ribossomo-cadeia nascente (RNCs) carregados com comprimentos variáveis de MARCKS — um substrato específico de NMT2 —, a equipe verificou que a ligação de NMT2 era relativamente consistente entre os diferentes comprimentos da cadeia nascente, com um pico modesto em 74 aminoácidos, o comprimento escolhido para os estudos estruturais.

O ponto central do estudo é uma estrutura de cryo-EM em alta resolução do complexo ternário RNC:NMT2:NAC. A estrutura revela que NMT2 e NAC formam juntos um canal estendido diretamente contínuo com o túnel de saída do polipeptídeo ribossomal, guiando fisicamente a cadeia nascente do túnel até o bolso catalítico de NMT2. De forma notável, a densidade de cryo-EM mostra os primeiros nove aminoácidos do substrato MARCKS posicionados no sítio catalítico, com cadeias laterais visíveis e interações eletrostáticas entre os resíduos do substrato e NMT2. A densidade da coenzima A também é resolvida no sítio ativo, capturando um estado intermediário da reação.

A estrutura também revela uma grampa de RNA ribossomal anteriormente não reconhecida: a hélice 59 do rRNA 28S envolve NMT2 para ancorá-la na superfície ribossomal, orientando seu sítio catalítico em direção à saída do túnel. A cauda C-terminal de NACβ estabelece contatos diretos com NMT2, e experimentos de truncamento confirmaram que essa cauda é necessária para o recrutamento eficiente de NMT2. Da mesma forma, a cauda N-terminal de NMT2 contribui para a ligação ao ribossomo, e sua deleção reduz a associação. Extensos contatos entre NMT2, NAC e múltiplas proteínas ribossomais (incluindo uL22, uL24 e eL39) estabilizam ainda mais o complexo.

Esses achados estabelecem NAC como um coordenador central que recruta sequencialmente a metionina aminopeptidase (que cliva a metionina iniciadora para expor a glicina) e, em seguida, NMT2 ao ribossomo, garantindo uma modificação co-traducional ordenada. O modelo mecanístico fornecido aqui abre caminho para o design racional de fármacos voltados às interações NMT2-ribossomo em doenças cardíacas e câncer, e levanta questões sobre como NMT1 e NMT2 competem ou cooperam por substratos em diferentes tecidos.