Estudios de estructura y función de Artemisia tridentata Farnesyl Diphosphate Synthase y Chrysanthemyl Diphosphate...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Enzimología
• Metabolismo secundario de las plantas

Sus antecedentes:

• La farnesil difosfato sintasa (FPPasa) sintetiza sesquiterpenoides regulares, mientras que la crisantemil difosfato sintasa (CPPasa) produce monoterpenos irregulares.
• Ambas enzimas comparten una identidad de secuencia alta y pertenecen a la superfamilia de las terpenoides sintasas, con un plegamiento característico de la α-terpena sintasa.
• Los sitios activos de FPPase y CPPase se encuentran dentro de un haz de seis hélices conservado.

Objetivo del estudio:

• Investigar las diferencias estructurales y funcionales entre FPPase y CPPase de Artemisia tridentata ssp. Es el Spiciformis.
• Explorar la plasticidad enzimática y la especificidad del sustrato de estas sintasas terpenoides relacionadas.
• Comprender la base molecular para la síntesis de los sesquiterpenoides regulares frente a los monoterpenos irregulares.

Principales métodos:

• Análisis comparativo de las secuencias de aminoácidos de la FPPasa y la CPPasa.
• Ensayos enzimáticos para determinar la síntesis y la selectividad del producto.
• Análisis metamórfico mediante la sustitución secuencial de hélices y bucles entre los haces de seis hélices de FPPase y CPPase.
• Mutagénesis dirigida al sitio de los residuos activos del sitio.

Principales resultados:

• La metamorfosis de FPPase a CPPase cambió gradualmente la selectividad del producto de FPP a GPP, con actividades de ciclopropanación y ramificación que surgieron tarde en el proceso.
• La metamorfosis de la CPPasa a la FPPasa dio lugar a la pérdida de las actividades de ciclopropanación y ramificación al principio de la secuencia.
• Las mutaciones en los sitios activos de la CPPasa aumentaron el alargamiento de la cadena, mientras que las mutaciones en los sitios activos de la FPPasa no promovieron significativamente la síntesis irregular de monoterpenos.

Conclusiones:

• La CPPasa exhibe una mayor plasticidad enzimática, adquiriendo fácilmente nuevas actividades, mientras que la FPPasa es más resistente a la alteración funcional.
• Los residuos fuera del pliegue de la α-terpena sintasa conservada juegan un papel en la adquisición de la actividad de la FPPasa para la síntesis irregular de monoterpenos.
• Los distintos mecanismos catalíticos y perfiles de producto de FPPase y CPPase están determinados por diferencias estructurales sutiles dentro de su pliegue compartido.