Cambios conformacionales impulsados por nucleótidos y metaloides en el eflujo de arsenita ATPasa ArsA

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología estructural
• Microbiología

Sus antecedentes:

• La arsenita (As^III) es un metalloide tóxico que se une fácilmente a los tiolos celulares, lo que requiere mecanismos de desintoxicación en los organismos.
• La resistencia a la arsenita procariótica a menudo implica el operón *ars*, con la ATPasa citoplasmática ArsA jugando un papel clave en el secuestro y la exportación de As^III.
• El mecanismo preciso por el cual la hidrólisis de nucleótidos por ArsA regula la unión y el transporte de As^III sigue siendo incompletamente entendido.

Objetivo del estudio:

• Para dilucidar el mecanismo molecular de la ArsA ATPasa en la vía de resistencia al arseniato.
• Caracterizar los cambios conformacionales de ArsA durante su ciclo catalítico y en respuesta a la unión de arsenita.
• Proporcionar una base estructural para la activación alostérica de ArsA por arsenita.

Principales métodos:

• Se utilizó microscopía electrónica criogénica (cryo-EM) para determinar las estructuras de ArsA en varios estados nucleotídicos (MgADP, MgATP) y en complejo con arsenita.
• Se utilizó la espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) para confirmar el estado de coordinación y el entorno de unión de la arsenita dentro de ArsA.
• Se realizaron ensayos bioquímicos para caracterizar las propiedades funcionales de ArsA y sus interacciones.

Principales resultados:

• Las estructuras de Cryo-EM revelaron distintos estados abiertos ligados a MgADP y MgATP, así como un estado cerrado ligado a MgATP en complejo con As^III.
• XAS confirmó la unión de tres coordenadas de As^III a los residuos de cisteína conservados en estado cerrado.
• Las estructuras demuestran cambios conformacionales clave en el ciclo catalítico de ArsA, consistentes con la familia de ATPasa Walker A (IWA) intradimérica, y revelan la base estructural para la activación alosterica mediada por As^III.

Conclusiones:

• El estado de nucleótido de ArsA dicta su conformación, formando transitoriamente un sitio de alta afinidad para el secuestro de arsenita.
• La unión al arsenito activa alostericamente la hidrólisis de nucleótidos, facilitando el traspaso de arsenito a la bomba de eflujo ArsB.
• Este estudio proporciona una comprensión estructural y mecanicista detallada del transporte de arsenita mediado por la ArsA ATPasa.