Mosulación de la inhibición por producto de la enzima Óxido Nítrico Sintasa por el entorno de la cisteína proximal

FERNANDEZ, ML; MARTÍ MA; ESTRIN, DA

Rosario

Workshop; 1er Workshop Argentino de Química Bioinorgánica; 2004

El óxido nítrico (NO) juega un rol preponderante en la transducción de señales, neurotransmisión, vasodilatación, citotixicidad y química de coordinación. Es sintetizado por las enzimas óxido nítrico sintasas (NOS) que son una familia de hemoproteínas que específicamente catalizan en dos pasos la oxidación de la L-arginina a NG-hidroxi-L-arginina y luego a L-citulina y NO. Las NOS pertenecen a la familia de las hemo tiolato proteínas, cuyos integrantes tienen en su sitio activo un complejo hierro protoporfirina-IX coordinado a un átomo de azufre de una cisteína proximal. El hemo de la NOS en su estado ferroso (FeII), en presencia de O2 es capaz de realizar la conversión del sustrato dando como producto FeIII-NO (complejo nitrosilo férrico). Este complejo tiene dos destinos, o liberar el NO para luego reducirse a FeII (catálisis normal), o bien reducirse FeII-NO (autoinhibición). Debido a la estabilidad del complejo FeII-NO el NO actúa como un inhibidor de la NOS. La modificación de la reactividad química de la unión FeII-NO parecería estar modulada por la presencia de un triptofano (W) que genera una unión hidrógeno con la cisteína proximal. Para estudiar los efectos de la unión hidrógeno sobre la actividad enzimática se realizaron cálculos a nivel de la teoría funcional de la densidad (DFT) con bases numéricas. Se empleó como modelo el grupo hemo coordinado a un metiltiol y NO. Se simuló un caso extremo de unión hidrógeno mediante la protonación del azufre (S) del metiltiol. Nuestros cálculos corroboran que la interacción del hidrógeno quita densidad electrónica del S coordinado al hierro, por lo cual debilita el enlace Fe-S, en acuerdo con los resultados experimentales observados en la enzima FeIII. Nuestros resultados para el sistema modelo FeII muestran que la protonación del S induce un debilitamiento significativo del enlace Fe-S consistente con la observación de la especie pentacoordinada para ese estado de protonación.