Nanobodies as tools for studying human frataxin biology
- Autores
- Pignataro, María Florencia; Fernández, Natalia Brenda; Garay-Alvarez, Alba; Pavan, Florencia; Molina, Rafael; Muñoz, Inés G.; Grossi, Julián; Noguera, Martín; Vila, Antonella; García, Augusto E.; Gentili, Hernán G.; Rodríguez, Naira Antonia; Aran, Martín; Parreño, Gladys Viviana; Bok, Marina; Hermoso, Juan A.; Ibañez, Lorena Itat; Santos, Javier
- Año de publicación
- 2026
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- Iron-sulfur clusters are essential cofactors for the accurate cellular function of many proteins. In eukaryotic cells, the biogenesis of most iron-sulfur clusters occurs in the mitochondria and involves the action of the Cys desulfurase supercomplex, which is activated by the protein frataxin (FXN). The decrease of FXN expression and/or function results in Friedreich’s ataxia (FRDA). In this work, several nanobodies specific to human FXN were selected via phage display, demonstrating a wide range of effects on Cys desulfurase activity and a strong interaction with FXN. Nanobody interaction stabilized wild-type and FRDA-related FXN variants in vitro. FXN-nanobody complexes were characterized by NMR, SAXS, and X-ray crystallography. Additionally, Nanobody expression was studied in human cells. The subcellular localization, direct interaction with FXN by in situ proximity ligation assay, effect on cell viability, Fe-S-dependent enzymatic activities, and oxygen consumption rates were analyzed. Significantly, nanobody expression did not alter these key metabolic variables, suggesting that the interaction with FXN did not disrupt the pathway. As a whole, our results suggest that nanobodies can serve as binding partners for mitochondrial FXN. However, the specific effect of the nanobodies on the conformational stability of FRDA-related FXN variants in cells should be investigated.
Instituto de Virología
Fil: Pignataro, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: Pignataro, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: Pignataro, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Fernández, Natalia Brenda. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: Fernández, Natalia Brenda. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: Fernández, Natalia Brenda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Garay-Alvarez, Alba. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto de Química-Física “Blas Cabrera”. Department of Crystallography and Structural Biology; España
Fil: Pavan, Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE); Argentina
Fil: Pavan, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Molina, Rafael. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto de Química-Física “Blas Cabrera”. Department of Crystallography and Structural Biology; España
Fil: Muñoz, Inés G. Spanish National Cancer Research Centre. Protein Crystallography Unit, Structural Biology Programme; España
Fil: Grossi, Julián. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: Grossi, Julián. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: Noguera, Martín. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina
Fil: Noguera, Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Vila, Antonella. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: Vila, Antonella. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: García, Augusto E. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: García, Augusto E. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: Gentili, Hernán G. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: Gentili, Hernán G. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: Gentili, Hernán G. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Rodríguez, Naira Antonia. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: Rodríguez, Naira Antonia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: Aran, Martín. Fundación Instituto Leloir; Argentina
Fil: Aran, Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA); Argentina
Fil: Parreño, Gladys Viviana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). INCUINTA. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); Argentina
Fil: Parreño, Gladys Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Bok, Marina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). INCUINTA. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas; Argentina
Fil: Bok, Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Hermoso, Juan A. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto de Química-Física “Blas Cabrera”. Department of Crystallography and Structural Biology; España
Fil: Ibañez, Lorena Itat. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE); Argentina
Fil: Ibañez, Lorena Itat. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Santos, Javier. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina
Fil: Santos, Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina
Fil: Santos, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
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- Communications Biology 9 : 181 (Published: 03 January 2026)
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Nanobiotechnology
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Mitochondria
Humans
Nanobiotecnología
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In this work, several nanobodies specific to human FXN were selected via phage display, demonstrating a wide range of effects on Cys desulfurase activity and a strong interaction with FXN. Nanobody interaction stabilized wild-type and FRDA-related FXN variants in vitro. FXN-nanobody complexes were characterized by NMR, SAXS, and X-ray crystallography. Additionally, Nanobody expression was studied in human cells. The subcellular localization, direct interaction with FXN by in situ proximity ligation assay, effect on cell viability, Fe-S-dependent enzymatic activities, and oxygen consumption rates were analyzed. Significantly, nanobody expression did not alter these key metabolic variables, suggesting that the interaction with FXN did not disrupt the pathway. As a whole, our results suggest that nanobodies can serve as binding partners for mitochondrial FXN. However, the specific effect of the nanobodies on the conformational stability of FRDA-related FXN variants in cells should be investigated.Instituto de VirologíaFil: Pignataro, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); ArgentinaFil: Pignataro, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); ArgentinaFil: Pignataro, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Fernández, Natalia Brenda. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); ArgentinaFil: Fernández, Natalia Brenda. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); ArgentinaFil: Fernández, Natalia Brenda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Garay-Alvarez, Alba. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto de Química-Física “Blas Cabrera”. Department of Crystallography and Structural Biology; EspañaFil: Pavan, Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE); ArgentinaFil: Pavan, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Molina, Rafael. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto de Química-Física “Blas Cabrera”. Department of Crystallography and Structural Biology; EspañaFil: Muñoz, Inés G. Spanish National Cancer Research Centre. Protein Crystallography Unit, Structural Biology Programme; EspañaFil: Grossi, Julián. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); ArgentinaFil: Grossi, Julián. 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Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina Fil: García, Augusto E. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina Fil: García, Augusto E. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina Fil: Gentili, Hernán G. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina Fil: Gentili, Hernán G. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina Fil: Gentili, Hernán G. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Rodríguez, Naira Antonia. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina Fil: Rodríguez, Naira Antonia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina Fil: Aran, Martín. Fundación Instituto Leloir; Argentina Fil: Aran, Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA); Argentina Fil: Parreño, Gladys Viviana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). INCUINTA. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT); Argentina Fil: Parreño, Gladys Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Bok, Marina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). INCUINTA. Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas; Argentina Fil: Bok, Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Hermoso, Juan A. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto de Química-Física “Blas Cabrera”. Department of Crystallography and Structural Biology; España Fil: Ibañez, Lorena Itat. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE); Argentina Fil: Ibañez, Lorena Itat. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Santos, Javier. Universidad de Buenos Aires. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3); Argentina Fil: Santos, Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC); Argentina Fil: Santos, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Santos, Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina |
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Iron-sulfur clusters are essential cofactors for the accurate cellular function of many proteins. In eukaryotic cells, the biogenesis of most iron-sulfur clusters occurs in the mitochondria and involves the action of the Cys desulfurase supercomplex, which is activated by the protein frataxin (FXN). The decrease of FXN expression and/or function results in Friedreich’s ataxia (FRDA). In this work, several nanobodies specific to human FXN were selected via phage display, demonstrating a wide range of effects on Cys desulfurase activity and a strong interaction with FXN. Nanobody interaction stabilized wild-type and FRDA-related FXN variants in vitro. FXN-nanobody complexes were characterized by NMR, SAXS, and X-ray crystallography. Additionally, Nanobody expression was studied in human cells. The subcellular localization, direct interaction with FXN by in situ proximity ligation assay, effect on cell viability, Fe-S-dependent enzymatic activities, and oxygen consumption rates were analyzed. Significantly, nanobody expression did not alter these key metabolic variables, suggesting that the interaction with FXN did not disrupt the pathway. As a whole, our results suggest that nanobodies can serve as binding partners for mitochondrial FXN. However, the specific effect of the nanobodies on the conformational stability of FRDA-related FXN variants in cells should be investigated. |
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