Cinética ultra rápida del CO en las proteínas de hemo: unión adiabática de ligandos y túnel de átomos pesados

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Química Física
• Dinámica de las proteínas

Sus antecedentes:

• La proteína activadora de la oxidación del monóxido de carbono (ChCooA) es una proteína hemo involucrada en el metabolismo del CO.
• Comprender la cinética de la unión del ligando a las proteínas hemo como la mioglobina (Mb) y la hemoglobina (Hb) es crucial para dilucidar su función.
• Los estudios anteriores a menudo asumieron que la unión de CO a las proteínas hemo no es adiabática debido a las reglas de selección de espín.

Objetivo del estudio:

• Investigar la cinética ultrarrápida de la unión de CO a ChCooA en un amplio rango de temperaturas.
• Para comparar la cinética de la recombinación de CO en ChCooA con las de Mb y Hb.
• Para aclarar los factores que rigen los mecanismos de unión de CO, incluidas las contribuciones adiabáticas y entrópicas.

Principales métodos:

• Mediciones cinéticas ultrarrápidas de la recombinación de CO con ChCooA.
• Estudios cinéticos dependientes de la temperatura desde la temperatura criogénica hasta la temperatura ambiente.
• Comparación de datos experimentales con modelos teóricos, incluidas las distribuciones de barreras y el túnel mecánico cuántico.

Principales resultados:

• El prefactor de Arrhenius para la unión de CO a ChCooA es significativamente mayor (∼10 ^ 11 s ^ 1) que para Mb y Hb (∼10 ^ 9 s ^ 1), lo que indica un proceso de unión adiabática.
• La recombinación de CO a ChCooA no es exponencial a todas las temperaturas, atribuida a una distribución de barreras entálpicas de heterogeneidad hemo-dominante.
• La cinética dependiente de la temperatura revela cambios en la distribución de la barrera por encima y por debajo de la transición de vidrio de disolvente (Tg ≈ 180 K), con el túnel cuántico volviéndose significativo por debajo de 60 K.

Conclusiones:

• La unión de CO a ChCooA es un proceso adiabático, con factores entrópicos que dominan sobre las reglas de selección de espín.
• La heterogeneidad de domos de hemo crea una distribución de barreras de unión, que influye en la cinética no exponencial.
• El túnel mecánico cuántico juega un papel en la recombinación de CO a bajas temperaturas, particularmente por debajo de 60 K.