La activación del oxígeno y la transferencia de electrones en el flavocitócromo P450 BM3 BM3

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Enzimología Enzimología.
• Ingeniería de proteínas Ingeniería de proteínas.

Sus antecedentes:

• El flavocitocromo P450 BM3 es una enzima crucial en las reacciones redox biológicas.
• Una fenilalanina conservada en la posición 393 (Phe393) está cerca del sitio activo del hemo.
• La modulación del potencial de reducción del hemo es clave para comprender los mecanismos catalíticos de P450 BM3.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel de Phe393 en la modulación del potencial de reducción del hemo de P450 BM3.
• Para dilucidar el impacto de los potenciales de reducción alterados en el ciclo catalítico de la enzima y las etapas de transferencia de electrones.
• Para analizar la estabilidad de los complejos óxido-ferrosos en los mutantes de P450 BM3.

Principales métodos:

• Se utilizó la mutagénesis dirigida al sitio para sustituir Phe393 con Ala, His, Tyr y Trp.
• Se realizó un análisis cinético para determinar las tasas de reducción del hemo y de desintegración del complejo oxífero-ferroso.
• La cinética de flujo detenido y la espectroscopia de absorción visible se emplearon para estudiar la dinámica de las enzimas.

Principales resultados:

• Las mutaciones en Phe393 modularon con éxito el potencial de reducción del hemo manteniendo la integridad estructural.
• El desplazamiento del estado de espín en la unión del sustrato aceleró la reducción del hemo en 200 veces, con desplazamientos del potencial de reducción que tuvieron un efecto menor.
• Los complejos óxido-ferrosos mostraron una estabilidad sorprendente, con estabilidad correlacionada positivamente con el potencial de reducción.

Conclusiones:

• La modulación del potencial de reducción de P450 BM3 influye en los pasos de transferencia de electrones en direcciones opuestas.
• El potencial de reducción de la enzima de tipo silvestre parece optimizado para la máxima tasa de rotación catalítica.
• El paso que determina la velocidad cambia de la reducción del hemo a pasos posteriores como la reducción del complejo oxífero-ferroso o la protonación en los mutantes.