0-800-COBRE: “Delivery” de metales y electrones a la luz de la Resonancia Magnética Nuclear

VILA, A.J.

Salta, Argentina

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación argentina de investigación fisicoquímica

La transferencia electrónica (TE), el más elemental de los procesos químicos, juega un papel central en procesos biológicos cruciales como la respiración celular y la fotosíntesis. En general, existe una compleja cadena de eventos de TE a largas distancias cuya función es la transducción energética electro-protónica. El cobre, en sus formas Cu(I) y Cu(II), es eficiente en la TE a distancia en metaloproteínas siempre y cuando posea una estructura electrónica particular que facilite este rol. Mediante RMN, hemos estudiado una serie de sitios de cobre de TE, lo cual nos ha permitido mapear la densidad de spin en los ligandos de metal en las esferas de coordinación primaria y secundaria, y su influencia en las propiedades termodinámicas y cinéticas de los procesos redox (1-4).      Las Citocromo c Oxidasas (CcOs) son enzimas que catalizan la reducción de oxígeno molecular a agua en el último paso de la respiración celular aeróbica. El centro metálico CuA es un sitio de cobre dinuclear presente en el dominio soluble de la subunidad II, que actúa como el puerto de entrada del electrones a la oxidasa. La alta eficiencia de la transferencia electrónica de CuA se debe a su particular estructura electrónica, y particularmente a la presencia de un estado excitado de baja energía, el cual hemos estudiado mediante espectroscopía de RMN (1). Este modelo nos permite explicar la bidireccionalidad de la transferencia electrónica hacia y desde el sitio CuA.      El funcionamiento de las CcOs depende de la correcta inserción de varios cofactores metálicos, que involucran iones de hierro y cobre. Dado que los iones Cu(II) o Cu(I) son tóxicos, in vivo se requiere de metalo-chaperonas, que evitan la existencia de altas concentraciones de iones libres en la célula. Hemos estudiado las proteínas involucradas en el proceso de inserción de los iones metálicos en el sitio CuA, que lo realiza una nueva proteína periplásmica (PCuAC) que actúa como metalo-chaperona, insertando selectivamente dos iones Cu(I) en el sitio CuA nativo. La acción de esta proteína necesita de la intervención de una tiol oxido-reductasa que mantiene el estado de oxidación adecuado en los ligandos de Cys de la subunidad II para permitir la unión del metal. La resolución de las estructuras tridimensionales de estas proteínas mediante RMN apoya los roles funcionales propuestos (5).