Versatilidad de la estructura electrónica del compuesto I en las catalases-peroxidasas

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Enzimología Enzimología.
• Química computacional es la química computacional.

Sus antecedentes:

• Las catalasas peroxidasa (KatG) son proteínas hemo bifuncionales.
• Pertenecen a la familia de la clase I peroxidasa.
• Los KatG catalizan tanto las reacciones catalácticas como las peroxidativas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la estructura electrónica de los intermediarios de reacción KatG.
• Comprender el papel del adducto covalente específico de KatG en el ciclo catalítico.
• Aclarar los factores que influyen en el carácter radical del compuesto I (Cpd I).

Principales métodos:

• Se emplearon cálculos QM / MM de la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Se analizaron estructuras optimizadas de los intermediarios de reacción.
• Se realizó una comparación con estructuras cristalinas experimentales.

Principales resultados:

• El estado de ionización del adducto Met264-Tyr238-Trp111 influye en el carácter radical de Cpd I.
• La protonación de Tyr238 conduce al carácter radical en Trp330.
• La desprotonación localiza el radical en el adducto Met+-Tyr(O-) -Trp.
• Las fluctuaciones térmicas de las proteínas no alteran estos hallazgos, pero la geometría del sitio activo afecta la densidad de espín.

Conclusiones:

• Los resultados computacionales concuerdan con las estructuras cristalinas de BpKatG Cpd I.
• El estudio explica la conformación del residuo Arg426 en BpKatG.
• Diferentes formas de Cpd I desempeñan funciones distintas en las vías de la catalasa y la peroxidasa.