Estudio de simulación computacional del equilibrio de coordinación de la hemoglobina de Synechococcus sp. a altas presiones.

NICOLAS VILLAGRAN DOS SANTOS; DARIO A. ESTRIN; LUCIANA CAPECE

Buenos Aires

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

Las propiedades estructurales y dinámicas de una proteína son claves para comprender su función y actividad biológica. La aplicación de altas presiones es empleada como sonda experimental en diversas situaciones [1]), mientras que el empleo de simulaciones de dinámicas molecular (MD) permite acceder a una descripción microscópica detallada de propiedades de las proteínas. En este trabajo se estudia el efecto de la presión sobre la hemoglobina truncada de Synechococcus sp. (GlbN). GlbN presenta dos propiedades particulares: puede sufrir una modificación posttraduccional (PTM), que une covalentemente el grupo hemo a la proteína, y la histidina distal puede coordinarse al Fe, presentándose en las conformaciones penta- (5c) y hexacoordinada (6c). [2] Es de especial interés el equilibrio 5c↔6c, dado que resulta clave para la reactividad, y por ende, la función de GlbN. Se realizaron simulaciones de MD clásica empleando el campo de fuerzas Amber de 100 ns de duración a 1, 1300 y 3000 bar de la GlbN 5c y 6c. También, se simuló la proteína modificada (PTM) a 1 y 3000 bar. El efecto de la presión se evaluó analizando la movilidad, las zonas de mayor flexibilidad, los modos esenciales y las entropías conformacionales. La transición 5c↔6c fue analizada por superposición de las trayectorias, y obteniendo los perfiles de energía libre para la transición 5c-6c mediante la realización de simulaciones de dinámica molecular guiadas. Se compararon los resultados con los previamente obtenidos en nuestro grupo, para hemoglobinas de vertebrados: neuroglobina y mioglobina [3]. Se observó que las zonas de mayor movilidad difieren según la coordinación del hemo, siendo la región EF la más flexible en la 5c, y la CE, en la 6c (ver Fig. 1). La GlbN presenta una movilidad baja en todos los casos. La dinámica de la proteína a alta presión se ve efectivamente restringida, disminuyendo su movilidad a 3000 bar en todos los casos. Sin embargo, la dinámica esencial de GlbN es la misma en el rango de presiones estudiadas, indicando que la proteína es rígida y poco susceptible a la presión. Las zonas más móviles difieren respecto a la neuroglobina y a la mioglobina, presentándose la GlbN como un caso intermedio en cuanto a la respuesta a la presión. El estudio detallado de la transición 5c↔6c muestra que la región EF es de especial importancia, en contraste con mioglobina y neuroglobina, donde la región CD es la clave para ese equilibrio.