La cinética de la transferencia de protones en las cadenas laterales de histidina determinada por la relajación NMR...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología Química
• Ciencia de las proteínas

Sus antecedentes:

• La cadena lateral de imidazol de la histidina tiene propiedades ácido-base únicas cerca del pH fisiológico.
• Los tres estados de la histidina (dos neutrales, uno protonado) permiten diversas funciones en la función de las proteínas, incluida la catálisis.
• Comprender el intercambio de tautómero de histidina es vital para dilucidar los mecanismos enzimáticos donde las tasas de transferencia de protones pueden ser limitantes.

Objetivo del estudio:

• Determinar la cinética de intercambio de los residuos de histidina en un rango fisiológico de pKa (5-9).
• Investigar los mecanismos dependientes del pH del intercambio de protones entre la histidina y el disolvente.
• Proporcionar un modelo cinético completo para la protonación y tautomerización de la histidina.

Principales métodos:

• Se utilizaron mediciones de la tasa de relajación por resonancia magnética nuclear (RMN) de 15N, 13C y 1H dependientes del pH.
• Las tasas de relajación medidas para cinco núcleos dentro del anillo de imidazol para sondear la dinámica.
• Los datos analizados para determinar las constantes de velocidad y las vidas para el intercambio de protones y la interconversión de tautómeros.

Principales resultados:

• El intercambio de protones es mediado por hidrónio a pH ácido / neutro y mediado por hidróxido a pH básico.
• Las tasas de transferencia de protones se acercan al límite de difusión cerca del pH neutro.
• Se identificó una vía directa para la interconversión de tautómeros, que potencialmente involucra iones de agua o hidróxido.
• Cuantificar todas las constantes de velocidad de la histidina con pKa 7 en todo el rango de pH.

Conclusiones:

• El estudio proporciona un marco cinético detallado para el intercambio de protones de histidina y la tautomerización.
• Estos hallazgos ofrecen información crítica sobre los mecanismos de la catálisis ácido-base enzimática involucrada en la histidina.
• La metodología puede aplicarse para estudiar la dinámica de la histidina en varios sistemas de proteínas.