Photoinitiated transferencia de electrones individuales y triples a través de un rediseñado [mioglobina, citocromo...

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y Biofísica.
• Interacciones proteína-proteína Las interacciones proteína-proteína.
• Mecanismos de transferencia de electrones Mecanismos de transferencia de electrones.

Sus antecedentes:

• Los complejos proteicos débilmente unidos a menudo carecen de estructuras definidas, lo que dificulta los estudios funcionales.
• La modulación de las interacciones electrostáticas es una estrategia clave para controlar la formación de complejos proteicos.
• La mioglobina (Mb) y el citocromo b(5) (b(5)) forman un complejo acoplado dinámicamente relevante para la transferencia de electrones.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar una estrategia para fortalecer la unión reactiva controlada electrostáticamente de complejos acoplados dinámicamente.
• Investigar el impacto de las mutaciones específicas de inversión de carga en la formación del complejo Mb-b(5) y la transferencia de electrones (ET).
• Para correlacionar la unión proteína-proteína con la eficiencia de transferencia de electrones a través de métodos computacionales y experimentales.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de dinámica browniana emparejada (BD) para monitorear la unión global y reactiva.
• Se introdujeron mutaciones de reversión de carga de ácido aspártico/ácido glutámico a lisina (D/E --> K) únicas y múltiples en Mb.
• Se llevaron a cabo mediciones de transferencia de electrones (ET) fotoiniciadas utilizando Mb y Fe3+) b5) sustituidos por Zn.

Principales resultados:

• Las mutaciones D44K, D60K y E85K en Mb mejoraron significativamente la unión reactiva, con combinaciones que muestran mejoras no lineales.
• Los perfiles de BD revelaron una coalescencia progresiva de "golpes" de enlace en un grupo estable y reactivo cerca del borde heme de Mb.
• El Mbs mutante cambió el complejo Mb-b(5) del intercambio cinético rápido (régimen DD) al intercambio lento, permitiendo el rápido intercambio intracomplejo ET (k(et) ~10^6 s(-1)) y el intercambio entre proteínas ET (k(et) ~2x10^8 s(-1)).

Conclusiones:

• La colocación optimizada de la carga superficial fortalece eficazmente los complejos de proteínas acoplados dinámicamente.
• Las interacciones electrostáticas diseñadas correlacionan la afinidad de unión a las proteínas con la reactividad de transferencia de electrones.
• La estrategia proporciona un nuevo enfoque para diseñar y controlar las interacciones proteína-proteína y las funciones asociadas.