Evolución convergente de una función similar en dos enzimas estructuralmente divergentes

Área de la Ciencia:

• Enzimología Enzimología.
• Biología Estructural Biología estructural.
• La bioquímica es la bioquímica.

Sus antecedentes:

• La tioredoxina reductasa y la glutatión reductasa son enzimas diméricas que catalizan la reducción del disulfuro a través de los nucleótidos de piridina, la flavina y una enzima disulfuro.
• La glutatión reductasa humana posee cuatro dominios estructurales distintos, incluidos los dominios de unión de FAD y NADPH, un dominio central y un dominio C-terminal crucial para la dimerización y la formación del sitio activo.
• A pesar de compartir mecanismos catalíticos y estructuras terciarias generales, estas enzimas exhiben diferencias significativas en sus configuraciones de sitios activos.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar la base estructural de las diferencias en los sitios activos entre la Escherichia coli tioredoxina reductasa y la glutationa reductasa humana.
• Para comparar la estructura cuaternaria y la organización del dominio de la E. coli tioredoxina reductasa con la de la glutationa reductasa humana.

Principales métodos:

• Determinación de la estructura cristalina de la E. coli tioredoxina reductasa a una resolución de 2 Angstrom.
• Análisis estructural comparativo de la E. coli tioredoxina reductasa y la glutatión reductasa humana.

Principales resultados:

• La estructura cristalina revela que la E. coli tioredoxina reductasa carece del dominio C-terminal presente en la glutationa reductasa humana, que forma la interfaz del dímero.
• La tioredoxina reductasa de E. coli forma una estructura dimérica distinta en comparación con la glutatión reductasa humana.
• Los grupos disulfuro catalíticamente esenciales están situados en diferentes dominios y están posicionados en lados opuestos del sistema de anillos de flavina en las dos enzimas.

Conclusiones:

• Las diferencias estructurales, particularmente en la composición del dominio y la disposición del sitio activo, indican que la E. coli tioredoxina reductasa y la glutationa reductasa humana han desarrollado mecanismos distintos para la reducción de disulfuro.
• Estos hallazgos apoyan la hipótesis de que estas enzimas divergieron de una proteína ancestral de unión de nucleótidos y adquirieron independientemente sus respectivas funciones de disulfuro reductasa.