Estado de reposo protonado reversible del sitio activo de la nitrogenasa

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología estructural
• Química bioorgánica

Sus antecedentes:

• La protonación del sitio activo de la nitrogenasa es crucial para la reducción del sustrato.
• Comprender estos estados protonados es clave para dilucidar el mecanismo de fijación del nitrógeno.

Objetivo del estudio:

• Para caracterizar el comportamiento de bajo pH de las proteínas de hierro de molibdeno nitrogenasa (MoFe).
• Investigar los cambios estructurales y electrónicos asociados con la protonación.

Principales métodos:

• Se empleó la cristalografía de rayos X y la espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones (EPR).
• Se realizaron estudios con las proteínas MoFe de Azotobacter vinelandii (Av) y Clostridium pasteurianum (Cp) a un pH de 4,5-8.

Principales resultados:

• Bajo pH (4.5-6) inducido por el reposicionamiento de la cadena lateral alrededor del cofactor FeMo.
• La espectroscopia EPR reveló un nuevo sistema de espín S = 3/2, similar a un estado de rotación catalítica.
• Se identificaron posibles sitios de protonación en los sulfuros de la banda del cofactor FeMo (S3A o S5A).
• Los cambios estructurales y electrónicos observados fueron correlacionados y reversibles.
• Se observaron diferencias en los reordenamientos estructurales entre las proteínas Av y Cp MoFe.

Conclusiones:

• Es probable que se produzca una protonación reversible del estado de nitrogenasa en reposo (denominado E0H+).
• Los cambios estructurales y electrónicos proporcionan información mecanicista sobre la fijación del nitrógeno.
• La investigación de múltiples especies de nitrogenasa destaca las variaciones en los mecanismos de protonación del sitio activo.