Dinámica de transferencia de carga en la interfaz de las subunidades α/β de una ribonucleótido reductasa fotoquímica

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• La biofísica

Sus antecedentes:

• La ribonucleótido reductasa (RNR) es esencial para la síntesis de ADN, catalizando la producción de desoxirribonucleótido a través de la transferencia de electrones acoplados a protones (PCET).
• El estudio de la cinética rápida de PCET en RNR es un desafío debido a los cambios conformacionales lentos.
• Se desarrolló un nuevo enfoque fotoquímico utilizando un fotooxidante de renio (photoβ2) para sondear la vía de transferencia de electrones de RNR.

Objetivo del estudio:

• Investigar la cinética y los mecanismos de transferencia de electrones (ET) y de protones (PT) en RNR.
• Mapear la correlación entre la fuerza motriz de ET (ΔG°) y la velocidad (kET) utilizando RNR modificado.
• Aclarar el papel de las subunidades RNR en la facilitación del PCET.

Principales métodos:

• Incorporación específica del sitio del fotooxidante Re (I) en la subunidad β2 de la RNR.
• Oxidación fotoquímica de β-Y356 utilizando variantes de fluorotirosina (FnY) para modular la fuerza motriz del ET.
• Espectroscopia con resolución de tiempo para observar la reactividad.
• Análisis de la composición isotópica del disolvente, la concentración del amortiguador y las dependencias del pH para estudiar la dinámica de la transferencia de protones.

Principales resultados:

• La fotooxidación de FnY356 ocurre dentro de la región invertida de Marcus, con una energía de reorganización (λ) de aproximadamente 1 eV.
• Se observó un acoplamiento electrónico mejorado (HDA) en presencia de una vía PCET intacta.
• La evidencia sugiere que la subunidad α2 facilita la transferencia de protones (PT) durante la fotooxidación β-Y356, que ocurre en posiciones fácilmente intercambiables dentro de una interfaz apretada.

Conclusiones:

• RNR controla la transferencia de electrones reduciendo la energía de reorganización (λ) y aumentando el acoplamiento electrónico (HDA).
• La subunidad α2 juega un papel crucial en la dirección y facilitación de la transferencia de protones dentro del complejo RNR.
• Este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre los intrincados mecanismos de reducción de nucleótidos esenciales para la replicación y reparación del ADN.