El FTIR editado por isótopos de la fosfatasa alcalina resuelve las paradójicas propiedades de unión a los ligandos y...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• La cinética de las enzimas.
• Biología estructural Biología estructural.

Sus antecedentes:

• La fosfatasa alcalina (AP) de Escherichia coli hidroliza los monoésteres de fosfato, interactuando con el grupo fosforilo.
• AP exhibe modesta afinidad del estado fundamental para sustratos, crucial para la catálisis eficiente y la prevención de la inhibición del producto.
• Existe una paradoja: la AP se une al fosfato inorgánico (Pi) más fuertemente que los compuestos similares que carecen de un protón transferible.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo por el cual el AP logra una afinidad limitada con el estado del suelo.
• Para aclarar el papel de la transferencia de protones en las interacciones AP-ligando y catálisis.

Principales métodos:

• Análisis comparativo de afinidades de unión para varios ligandos AP.
• Espectroscopia de infrarrojos con transformación de Fourier editada por isótopos (FTIR) para determinar la estructura iónica de Pi. unido a AP.

Principales resultados:

• AP se une al fosfato inorgánico (Pi) significativamente más fuerte que sus análogos no protonables relacionados.
• La espectroscopia FTIR revela que Pi unido a AP existe como un trianión, con su protón transferido al sitio activo serina (Ser102).
• Esta transferencia interna de protones atenúa la repulsión electrostática entre Pi y Ser102, fortaleciendo la unión (Kd ≤ 290 fM para el trianión Pi).

Conclusiones:

• AP utiliza la transferencia interna de protones de Pi a Ser102 para lograr una fuerte unión del trianión Pi.
• La repulsión electrostática entre Ser102 y sustratos de éster de fosfato cargados negativamente probablemente desestabilice el estado fundamental.
• Esta desestabilización contribuye a una catálisis eficiente al promover la liberación del sustrato y la formación de productos.