¿El sustrato unido en la óxido nítrico sintasa es protonado o neutro y cuál es el oxidante activo que realiza la...

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y enzimología.
• Química computacional es la química computacional.
• Enzimología mecanicista de la enzimología.

Sus antecedentes:

• Las enzimas de óxido nítrico sintasa (NOS) catalizan la hidroxilación de la L-arginina a la N ((omega) -hidroxo-arginina.
• Se ha propuesto que el mecanismo catalítico de NOS se parezca al de las enzimas del citocromo P450.
• Comprender los pasos precisos en el ciclo catalítico NOS es crucial para elucidar la función de la enzima.

Objetivo del estudio:

• Investigar los pasos clave en el ciclo catalítico de la óxido nítrico sintasa (NOS) utilizando la teoría funcional de densidad (DFT).
• Para aclarar el mecanismo de la hidroxilación de la L-arginina por NOS.
• Para comparar el mecanismo NOS con el de las enzimas del citocromo P450.

Principales métodos:

• Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) se realizaron en modelos de sitios activos enzimáticos de NOS.
• Análisis de las vías de reacción, estados de transición y energías intermedias.
• Se investigaron los mecanismos de transferencia de protones y la estructura electrónica.

Principales resultados:

• Se identificó una vía de baja energía para la hidroxilación de L-arginina, que difiere del citocromo P450.
• El sustrato L-arginina actúa tanto como un donante de protones como como la especie hidroxilada.
• El Compuesto II, una forma reducida de las especies activas de hierro, fue identificado como el oxidante primario en NOS, a diferencia de P450 donde es un oxidante lento.

Conclusiones:

• Las enzimas NOS emplean un mecanismo catalítico único para la hidroxilación de la arginina, con el compuesto II como oxidante activo.
• El mecanismo propuesto implica la transferencia inicial de electrones de la arginina al compuesto I, formando el compuesto II, seguido de la abstracción de hidrógeno y la recombinación radical.
• Los efectos ambientales de las proteínas tienen un impacto mínimo en las energías del mecanismo de reacción.