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X-Ray Crystallography to Study the Oligomeric State Transition of the Thermotoga maritima M42 Aminopeptidase TmPep1050

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Published on: May 13, 2020

Estructura XFEL de alta resolución del complejo hidroxilasa de monooxigenasa de metano soluble con su componente

Vivek Srinivas¹, Rahul Banerjee², Hugo Lebrette¹

¹Department of Biochemistry and Biophysics, Stockholm University, Arrhenius Laboratories for Natural Sciences, Stockholm 106 91, Sweden.

Journal of the American Chemical Society

|July 21, 2020

Resumen

Las estructuras enzimáticas de la metano monooxigenasa soluble (sMMO) se determinaron en estados oxidados y reducidos utilizando pulsos láser de electrones libres de rayos X (XFEL). Esto revela cómo el componente de proteína reguladora reorganiza el grupo de hierro para la oxidación del metano.

Área de la Ciencia:

La bioquímica
Biología estructural
Enzimología

Sus antecedentes:

La monooxigenasa de metano soluble (sMMO) es una metaloenzima crucial para la conversión del metano en metanol.
Su actividad está regulada por cambios estructurales en el componente hidroxilasa (sMMOH) al unirse al componente regulador (MMOB) y durante la reducción del hierro.
La cristalografía de rayos X tradicional se enfrenta a desafíos con la fotorreducción inducida por rayos X de los centros metálicos en las metalloenzimas.

Objetivo del estudio:

Determinar las estructuras de alta resolución del complejo sMMOH:MMOB tanto en su estado totalmente oxidado como en su estado totalmente reducido.
Comprender la base estructural para la activación del oxígeno y la regulación de la hidroxilación del metano por MMOB.
Demostrar la utilidad del láser de electrones libres de rayos X (XFEL) y la cristalografía de femtosegundos en serie (SFX) para las metalenzimas sensibles a la radiación.

Principales métodos:

Cristalografía en femtosegundos en serie (SFX) utilizando pulsos láser de electrones libres de rayos X (XFEL) en microcristales del complejo sMMOH:MMOB de *Methylosinus trichosporium* OB3b.
Exposiciones individuales de cristales de duración ≤35 fs para capturar datos de difracción antes de la fotorreducción.
La fusión de patrones de difracción de miles de cristales para generar estructuras libres de daños por radiación.

Principales resultados:

Se lograron estructuras cristalinas de resolución de 1,95 Å del complejo sMMOH: MMOB tanto en estados totalmente oxidados como totalmente reducidos.
Proporcionó una visión sin precedentes de la reorganización del grupo de diiron y el entorno activo del sitio por MMOB.
Se demostró que estos cambios estructurales mejoran la activación del oxígeno y los pasos de oxidación del metano.

Conclusiones:

El estudio obtuvo con éxito estructuras libres de daños por radiación del complejo sMMOH:MMOB en estados de oxidación distintos.
Las perspectivas estructurales revelan el mecanismo por el cual el MMOB regula la actividad de las pequeñas y medianas empresas.
Destaca el poder de XFEL y SFX para el estudio de metalloenzimas con sitios activos sensibles.

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