Efectos de la mutación del residuo metionina axial por glutamina en centros CuA

ALCIDES LEGUTO; MARCOS MORGADA; ALEJANDRO VILA

Rosario, Santa Fe

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción: El centro de cobre binuclear CuA sirve de punto de entrada para los electrones en la citocromo c oxidasa (COX). Funciona en la transferencia electrónica (ET) entre el citocromo c reducido y un grupo hemo de la subunidad I de COX. Las reacciones de transferencia electrónica que cataliza son altamente eficientes. Dicha eficiencia ha sido asignada a la baja energía de reorganización del centro y a su estructura electrónica. Se han caracterizado dos niveles electrónicos basales alternativos para el centro CuA en su forma oxidada: σu* y πu, aunque se ha propuesto que sólo σu* presenta actividad redox. El estudio de estos niveles electrónicos por RMN paramagnético ha revelado que poseen energías cercanas. Hemos demostrado que, en el centro CuA de COX de Thermus thermophilus (TtCuA), la diferencia energética entre ambos niveles puede regularse finamente reemplazando su residuo metionina (que funciona como ligando axial) por otros aminoácidos. Hemos generado la proteína quimérica Tt3L reemplazando tres bucles de la proteína TtCuA por los presentes en su homóloga humana. Esta sustitución preserva la identidad de los ligandos del centro CuA y la longitud de los bucles presentes en la proteína nativa, generando perturbaciones sólo en la segunda esfera de coordinación. Objetivo: Caracterizar la regulación fina de la estructura electrónica del centro CuA de la proteína quimérica Tt3L debida a la sustitución de su ligando metionina axial y a las perturbaciones en la segunda esfera de coordinación. Resultados: Los niveles electrónicos del centro CuA fueron estudiados en la proteína quimérica Tt3L y en una mutante puntual, en la que su ligando axial Met160 fue reemplazado por un residuo glutamina. Mediante estudios de RMN paramagnético y espectroscopia electrónica, entre otros, se evidenciaron diferencias entre los estados electrónicos de la proteína quimérica Tt3L con respecto a TtCuA, y de la mutante Met160Gln con respecto a la proteína Tt3L salvaje. Por otro lado, se observa regularidad entre los efectos electrónicos de la mutación sitio específica en la mutante Met160Gln de Tt3L con respecto a la mutación idéntica sobre TtCuA. Conclusiones: El estudio presente muestra que las perturbaciones en la segunda esfera de coordinación generada por ingeniería de bucles afectan la diferencia energética entre los estados electrónicos basales, como así también lo hace el reemplazo del residuo metionina axial por otros aminoácidos. De esta manera, cambios sutiles en la estructura de la proteína o en la naturaleza de los ligandos axiales del centro metálico podrían representar estrategias biológicamente útiles para la regulación fina de la función de transferencia electrónica en proteínas redox.