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Adaptabilidad estructural facilita la ligación del hemo de histidina en un citocromo P450

  • 0Division of Chemistry and Chemical Engineering 210-41, California Institute of Technology , 1200 East California Boulevard, Pasadena, California 91125, United States.
Journal of the American Chemical Society +

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25 de agosto de 2015

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25 de agosto de 2015

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Resumen

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Los investigadores exploraron los sitios activos de la enzima citocromo P450 (CYP) mediante la mutación de un residuo clave de cisteína en histidina. Este cambio estructural reveló nuevas actividades catalíticas y propiedades enzimáticas para futuras investigaciones.

Área De La Ciencia

  • La bioquímica
  • Biología estructural
  • Enzimología

Sus Antecedentes

  • Las enzimas del citocromo P450 (CYP) son cruciales para el metabolismo, utilizando típicamente un residuo de cisteína conservado para ligar el hierro hemo.
  • Las mutaciones en esta cisteína pueden abolir la actividad natural de la monooxigenasa, pero pueden permitir nuevas reacciones de transferencia de carbenos y nitrenos.
  • Comprender la estructura del sitio activo del CYP es clave para diseñar nuevas funciones catalíticas.

Objetivo Del Estudio

  • Para determinar la estructura cristalina de una enzima P450 ligada a la histidina.
  • Investigar las consecuencias estructurales y funcionales de la mutación de la cisteína axial en el CYP119.
  • Explorar el potencial de los sitios activos del CYP diseñados para la catálisis no natural.

Principales Métodos

  • Mutagénesis dirigida al sitio de la enzima CYP119 termostable de Sulfolobus acidocaldarius.
  • Cristalografía de rayos X para obtener la estructura de alta resolución de la variante T213A/C317H.
  • Análisis espectroscópico de varios mutantes de la cisteína axial.

Principales Resultados

  • Se determinó la primera estructura cristalina de un P450 ligado a la histidina (CYP119 T213A/ C317H), mostrando la coordinación del hierro hemo por la histidina.
  • La mutación en histidina indujo alteraciones significativas en la estructura general de la proteína.
  • Se encontró que la cisteína axial es reemplazable por otros aminoácidos sin comprometer el plegamiento de proteínas o la incorporación de hemo, lo que lleva a propiedades espectrales únicas.

Conclusiones

  • El sitio activo del P450 ligado a la histidina es estructuralmente distinto y mantiene la coordinación del hemo.
  • Los sitios activos de CYP diseñados con diversas sustituciones de aminoácidos son estables y poseen propiedades únicas.
  • Estos hallazgos proporcionan una base para explorar nuevos mecanismos de catálisis y reacción mediados por P450.

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