Mecanismo definido atómicamente para la transferencia de protones a un centro redox enterrado en una proteína

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología Molecular Biología Molecular
• La bioenergética es la bioenergética.

Sus antecedentes:

• La teoría quimiosmótica explica la generación de energía a través de gradientes de protones a través de las membranas.
• Las enzimas que se extienden por la membrana, o bombas de protones, son la clave para crear estos gradientes.
• Comprender los mecanismos moleculares del transporte de protones a través de las proteínas es de gran interés científico.

Objetivo del estudio:

• Para dilucidar el mecanismo a nivel atómico de la transferencia de protones acoplados a electrones en las proteínas.
• Investigar el papel de aminoácidos específicos en la facilitación del movimiento de protones.
• Para definir los requisitos para los grupos de mensajeros de protones en enzimas de bombeo de protones impulsadas por redox.

Principales métodos:

• Voltametría de película proteica de escaneo rápido con película de proteínas.
• Cristalografía de alta resolución de alta resolución.
• Mutagénesis dirigida al sitio.
• Simulaciones de dinámica molecular de las simulaciones.

Principales resultados:

• Se reveló un único mecanismo de transferencia de protones acoplado a electrones de largo alcance a resolución atómica.
• En Azotobacter vinelandii ferredoxin I, la captación de protones está acoplada a la reducción de un grupo de hierro-azufre, y la liberación a la re-oxidación.
• La transferencia de protones es muy sensible a la posición y pK de un solo aminoácido (Asp 15), que actúa como un mensajero de protones.

Conclusiones:

• La entrega de protones es facilitada por el movimiento dinámico de la cadena lateral de un residuo de aspartato.
• El pK del residuo de aspartato está modulado por la carga electrostática del grupo de hierro-azufre.
• Este estudio define factores estructurales, dinámicos y energéticos críticos para la función del mensajero de protones en las enzimas de bombeo de protones.