Espectroscopia de coherencia vibratoria del dominio hemo en el activador transcripcional CooA de detección de CO

Área de la Ciencia:

• La biofísica es la biofísica.
• Dinámica de las proteínas Dinámica de las proteínas.
• La espectroscopia es una técnica de espectroscopia.

Sus antecedentes:

• Los modos vibratorios de baja frecuencia en las proteínas se excitan térmicamente y participan en eventos de cruce de barreras.
• Estos modos son difíciles de detectar utilizando métodos espectroscópicos tradicionales en fases acuosas.
• La proteína activadora de la oxidación del monóxido de carbono (CooA) de Carboxydothermus hydrogenoformans (Ch-CooA) es una enzima termófila con un sitio activo hemo.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la dinámica vibratoria de baja frecuencia del hemo en Ch-CooA utilizando espectroscopia de coherencia vibratoria de femtosegundo.
• Para comparar las distorsiones de hemo inducidas por proteínas en los estados férrico, ferroso y CO de Ch-CooA.
• Para correlacionar los modos vibratorios con la función de las proteínas, la estabilidad térmica y los cambios conformacionales.

Principales métodos:

• Se empleó espectroscopia de coherencia vibratoria de cinco segundos para sondear los modos de vibración de baja frecuencia.
• Se adquirieron espectros para las formas férricas, ferrosas y unidas al CO de Ch-CooA.
• El análisis se centró en identificar modos de vibración específicos y su relación con la geometría del hemo y los estados de las proteínas.

Principales resultados:

• Un modo de ~90 cm(-1) en el ferroso Ch-CooA sugiere un ruffling hemo significativo, consistente con las estructuras cristalinas.
• A la vibración de estiramiento ν(Fe-His) se le asigna un modo ~228 cm(-1) en el estado ferroso de seis coordenadas, lo que indica la fotólisis del ligando.
• La fotólisis de CO reveló inusuales oscilaciones coherentes, y un modo ~230 cm(-1) en Ch-CooA ligado al CO indica un enlace Fe-His más fuerte y una inclinación de histidina reducida, correlacionada con la estabilidad térmica.

Conclusiones:

• La espectroscopia vibratoria de baja frecuencia proporciona información sobre las distorsiones de hemo inducidas por las proteínas y su relevancia funcional.
• Los modos de vibración específicos se correlacionan con el ruffling heme, el estiramiento Fe-His y el doming heme, lo que refleja la activación y la estabilidad de las proteínas.
• Los cambios en los modos vibratorios del hemo tras la unión al CO indican transiciones conformacionales asociadas con la activación del dominio de unión al ADN.