Estudio QM-MM de afinidad por O2 en la Hb humana: en busca de las bases fisicoquímicas del efecto alostérico

MAURO BRINGAS; ARIEL A. PETRUK; MARCELO A. MARTÍ; LUCIANA CAPECE

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociacion Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

La hemoglobina (Hb) es una hemoproteína tetramérica (α2β2) cuya función de transporte de oxígeno presenta un comportamiento alostérico de cooperatividad positiva homotrópica. En otras palabras, el oxigeno induce un cambio de la forma de baja afinidad (T) a la de alta (R) por si mismo. En la Hb, el O2 se une por medio de un enlace de coordinación al grupo al Fe del grupo hemo, quien forma un complejo octaédrico: cuatro posiciones son ocupadas por los N del plano de la porfirina, una quinta por la HisF8, denominada proximal, y la sexta se encuentra libre para coordinación del O2. En trabajos previos estudió la influencia de parámetros geométricos sobre la estabilización del O2 como sexto ligando, mediante la determinación de la energía de unión. Observándose efectos mediados por la HisE7 (distal), y por la HisF8 (proximales) El objetivo del trabajo es analizar la presencia y magnitud de dichos efectos en ambos tipos de subunidades α y β de la Hb en ambos estados alostéricos R y T. Métodos Se utilizaron cálculos híbridos QM-MM para la determinación del ΔEoxy. Este protocolo ya fue empleado en el grupo para una gran cantidad de hemoproteinas. Tomando como punto de partida estructuras cristalográficas, se aislaron las subunidades α y β y se determino el ΔEoxy tanto para la proteína salvaje (wt), como para las mutantes HF8G+imidazol (proximal) y HE7G (distal). Se compararon distintos parámetros geométricos y cargas mediante poblaciones de Mûlliken. Resultados El análisis de las estructuras WT muestra que en todos los casos la afinidad por O2 es mayor en el estado R que en el T, esperable tanto para subunidades α como para β. Analizando las estructuras de las proteínas WT y mutantes, pueden determinarse las contribuciones de la His F8 y E7 a la afinidad por O2. Si bien la HisF8 contribuye de manera similar tanto en subunidades α y β en ambos estados alostéricos, se observa un comportamiento diferencial en la regulación proximal, que sugiere una influencia favorable para el estado R y desfavorable para el estado T. Este mecanismo podría explicar la diferencia de afinidad entre ambos estados alostéricos.