Movimientos conformacionales y redes de agua en la interfaz α/β en E. Reductasa de ribonucleótidos

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología estructural
• Biología computacional

Sus antecedentes:

• Las reductasas de ribonucleótidos (RNR) son enzimas esenciales para la síntesis de ADN, que catalizan la conversión de ribonucleótidos en desoxirribonucleótidos.
• El RNR activo de E. coli Ia es un complejo α2β2 en el que la catálisis implica la translocación radical a través de la transferencia de electrones acoplados a protones (PCET) a través de la interfaz α/β.
• El mecanismo preciso del PCET en la interfaz RNR, en particular el papel de los residuos específicos y las moléculas de agua, sigue siendo poco conocido debido a la escasez de datos estructurales.

Objetivo del estudio:

• Elucidar el mecanismo a nivel atómico de la translocación radical a lo largo de la vía PCET en la interfaz RNR α/β de E. coli.
• Investigar la dinámica estructural, las interacciones de enlace de hidrógeno y la flexibilidad conformacional de los residuos interfaciales (Y356 y Y731) y el agua interfacial.
• Proporcionar información sobre el papel del agua interfacial en la facilitación del PCET.

Principales métodos:

• Se realizaron simulaciones de dinámica molecular (DM) en una estructura de microscopía electrónica criogénica de alta resolución del complejo E. coli Ia RNR α2β2.
• Se utilizaron simulaciones de energía libre para analizar el muestreo conformacional de los principales residuos de tirosina (Y731) y sus interacciones.
• El análisis se centró en la estructura del agua interfacial, las redes de enlace de hidrógeno y la dinámica de los residuos a lo largo de la vía PCET propuesta.

Principales resultados:

• Las simulaciones revelaron que Y731 puede adoptar conformaciones distintas (invertidas y apiladas) para facilitar el PCET con Y356 y Y730.
• Tanto Y356 como Y731 participan en interacciones de enlace de hidrógeno con moléculas de agua interfaciales, con algunas conformaciones que muestran una molécula de agua puente compartida.
• Las moléculas de agua interfaciales y las cadenas de agua enlazadas con hidrógeno parecen actuar como aceptores primarios de protones, mediando la PCET entre Y356 y Y731.

Conclusiones:

• La flexibilidad conformacional de Y731 y las interacciones de enlace de hidrógeno que involucran a Y356, Y731 y el agua interfacial son críticas para una translocación radical eficiente.
• El agua interfacial juega un papel crucial en el mecanismo de transferencia de electrones acoplados a protones de E. coli RNR.
• Estos hallazgos ofrecen conocimientos mecanicistas a nivel atómico consistentes con los datos experimentales, avanzando en nuestra comprensión de la función RNR.