La flexibilidad dinámica y la transferencia de protones en el sitio activo de la arginasa probado por la dinámica...

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y Biología Molecular.
• Química computacional es la química computacional.
• Enzimología Enzimología.

Sus antecedentes:

• La arginasa es una metalloenzima crucial para el ciclo de la urea, catalizando la hidrólisis de la L-arginina a la L-ornitina y la urea.
• El sitio activo presenta un grupo metálico binuclear puenteado, esencial para la actividad catalítica, pero su flexibilidad dinámica sigue siendo incompletamente entendida.

Objetivo del estudio:

• Investigar la flexibilidad dinámica del motivo estructural binuclear puenteado en el sitio activo de la arginasa utilizando la dinámica molecular ab initio (AIMD).
• Para aclarar el papel de los movimientos de ligando y la transferencia de protones en el mecanismo catalítico de la enzima, en particular el paso final.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de dinámica molecular ab initio (AIMD) para estudiar el comportamiento dinámico de la arginasa.
• El análisis se centró en los movimientos de los ligandos de la primera cáscara, incluidos los carboxilatos quelatantes y puentes.
• Se utilizó la dinámica molecular restringida para comparar las energías libres de la desprotonación.

Principales resultados:

• Las simulaciones de AIMD proporcionaron una visión directa de los movimientos de los ligandos de la primera cáscara, revelando transformaciones dinámicas y cambios en los modos de unión (por ejemplo, desplazamientos de carboxilato de Asp234).
• Se observó la transferencia de protones desde el nucleófilo puente hasta Asp128, y se mapeó la superficie de energía libre asociada.
• La energía libre de desprotonación del nucleófilo puente difería entre la arginasa nativa y la empobrecida de metales.

Conclusiones:

• El estudio proporciona información valiosa sobre la flexibilidad dinámica del sitio activo de la arginasa y el papel crítico de los movimientos de los ligandos en la catálisis.
• El mecanismo de transferencia de protones observado ilumina el paso final del ciclo catalítico.
• Las diferencias en la energía libre de la desprotonación resaltan la influencia de los iones metálicos en la función de la enzima.