La canoclavina sintasa actúa por un mecanismo de superóxido independiente del NADPH

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Enzimología
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• Los alcaloides de ergot son productos farmacéuticos cruciales dirigidos a los receptores de los neurotransmisores.
• La canoclavina sintasa (EasC) es la clave para la biosíntesis de alcaloides de corteza, formando el anillo C central.
• EasC pertenece a una clase única de catalasas que utilizan reacciones radicales dependientes de O2.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar la estructura y el mecanismo de la catalasa hemo-canoclavina sintasa (EasC).
• Para comprender cómo EasC cataliza la formación de la estructura del núcleo alcaloide de la corteza.
• Investigar el papel de las especies reactivas de oxígeno en el proceso catalítico de EasC.

Principales métodos:

• Para determinar la estructura de EasC se utilizó la criomicroscopia electrónica.
• El análisis estructural reveló la arquitectura homodímera de EasC, el bolsillo de unión al NADPH y el bolsillo de hemo.
• Se investigó la unión al sustrato y el mecanismo catalítico a través de estudios estructurales y mecanicistas.

Principales resultados:

• La estructura cryo-EM reveló un EasC homodímero único con una arquitectura no observada.
• La precanoclavina de sustrato se une a la bolsa de unión de NADPH, no a la bolsa de hemo, conectada a través de un túnel.
• EasC utiliza superóxido, no los complejos de hierro-oxígeno de hemo tradicionales, para la transformación del sustrato a través de la catálisis cooperativa.

Conclusiones:

• EasC emplea un nuevo mecanismo que incluye catálisis de superóxido y cooperativa entre bolsas de unión distintas.
• Los hallazgos desafían los mecanismos establecidos para las reacciones dependientes de la catalasa hemo.
• El mecanismo de especies reactivas de oxígeno propuesto puede ser frecuente en la catálisis de metalloenzimas.