Un centro Cu_A binuclear diseñado en un andamio de proteínas totalmente helicoidales

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y Biofísica
• Ingeniería de proteínas
• Química bioorgánica

Sus antecedentes:

• La función de las metaloproteínas está fuertemente influenciada por las esferas de coordinación del sitio de unión a los metales.
• El centro binuclear de cobre A (CuA), crucial para la transferencia de electrones, se encuentra típicamente en los dominios de copredoxina.
• Replicar las propiedades nativas de CuA en sistemas artificiales ha sido un desafío, que a menudo requiere andamios de proteínas homólogos.

Objetivo del estudio:

• Investigar si un centro CuA funcional puede ser diseñado en una proteína estructuralmente no homóloga.
• Para determinar si se pueden lograr propiedades únicas de CuA sin depender de los pliegues de cupredoxina conservados.
• Caracterizar las propiedades espectroscópicas, electrónicas y funcionales de un nuevo centro CuA en la citocromo c peroxidasa.

Principales métodos:

• Mutagénesis dirigida al sitio para introducir dos mutaciones en la citocromo c peroxidasa (Ccp) para crear el centro CuA (CuACcp).
• Análisis espectroscópicos que incluyen absorción UV visible, resonancia Raman, dicroísmo magnético circular y EPR de banda X (onda continua y HYSCORE).
• Cinética de flujo detenido, espectroscopia de estructura fina de absorción de rayos X (XAFS) y estudios de mutación de residuos para determinar las relaciones estructura-función.

Principales resultados:

• Un centro CuA completamente funcional fue diseñado con éxito en Ccp (CuACcp) a través de dos mutaciones.
• Los datos espectroscópicos confirmaron la deslocalización de valencia y revelaron parámetros de EPR similares al CuA nativo.
• CuACcp exhibió un potencial de reducción comparable al CuA nativo, permitiendo la transferencia de electrones a un socio fisiológico; el análisis estructural identificó residuos clave para la unión y estabilización de CuA.

Conclusiones:

• Un pliegue proteico conservado no es un requisito previo para impartir propiedades características a un centro redox metálico.
• La ingeniería de proteínas puede introducir con éxito cofactores metálicos complejos en andamios de proteínas no homólogos.
• Este trabajo amplía las posibilidades de diseñar nuevas metaloproteínas con funciones personalizadas.