Los enlaces de cisteína aceleran el flujo de electrones a través de la proteína tetrahema STC

Área de la Ciencia:

• La biofísica
• La bioquímica
• Química computacional

Sus antecedentes:

• Las proteínas multi-hemo son vitales para el transporte extracelular de electrones (ET).
• La determinación de las constantes de velocidad ET entre grupos hemo es experimentalmente desafiante.
• Comprender estas tasas es clave para dilucidar la función de las proteínas.

Objetivo del estudio:

• Determinar teóricamente las constantes de velocidad de transferencia de electrones hemo-hemo (ET) en la proteína tetra-hemo STC.
• Investigar el papel de los enlaces de cisteína en la modulación de las tasas de ET.
• Para proporcionar una visión atómica de los túneles de electrones biológicos.

Principales métodos:

• Combinó un nuevo enfoque de diabatización de proyector y operador para cálculos de acoplamiento electrónico.
• Utilizamos simulaciones de dinámica molecular para determinar las energías libres ET.
• Calculó un conjunto completo de constantes de velocidad ET teóricas de hemo-hemo.

Principales resultados:

• El flujo intrínseco de electrones a través de STC en la dirección descendente (hemo 1→4) es de aproximadamente 3 × 10^6 s^-1.
• Los enlaces de cisteína entre los pares de hemo 1-2 y 3-4 aumentan el flujo de electrones en un factor de ~ 37.
• Esta mejora se atribuye a la mezcla de orbitales de azufre 3p con orbitales de Fe-heme d.

Conclusiones:

• La naturaleza atómica y química del medio de túnel es crítica para una ET eficiente a distancias cortas.
• Los enlaces de cisteína mejoran significativamente el flujo de electrones en las proteínas multi-hemo.
• Estos hallazgos tienen implicaciones para comprender la transferencia de electrones en proteínas como MtrC y MtrF.