Ocupación simultánea de Cu_C y Cu_D en el sitio activo de la monooxigenasa de amoníaco

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y Biología Estructural
• Microbiología Ambiental
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• La monooxigenasa de amoníaco (AMO) es una enzima crucial dependiente de cobre que cataliza el paso limitante de la velocidad en la nitrificación, esencial para el ciclo global del nitrógeno.
• Los estudios estructurales de AMO han sido desafiantes debido al lento crecimiento bacteriano y la inestabilidad de la enzima, quedando rezagados respecto a su homólogo, la monooxigenasa de metano particulada (pMMO).
• Las estructuras previas revelaron sitios de cobre adyacentes (CuC y CuD) pero nunca una ocupación simultánea, dejando su interacción funcional poco clara.

Objetivo del estudio:

• Determinar la estructura de crio-microscopía electrónica (cryoEM) de alta resolución de AMO de *Nitrosospira briensis* C-128 en su entorno de membrana nativo.
• Investigar la ocupación simultánea de cobre de los sitios activos CuC y CuD y el papel del sitio CuB del periplasma.
• Elucidar la base estructural de la función de AMO y su interacción con los lípidos de membrana.

Principales métodos:

• Crio-microscopía electrónica (cryoEM) de alta resolución a 2.6 Å de resolución.
• Aislamiento de AMO en membranas nativas de *Nitrosospira briensis* C-128.
• Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica (EPR) para caracterizar los estados del ion cobre.

Principales resultados:

• El estudio reporta la primera estructura de crioEM de AMO que exhibe ocupación simultánea de cobre en los sitios CuC y CuD, junto con el sitio CuB.
• Los datos de EPR indican principalmente Cu(II) en CuB e iones diamagnéticos, probablemente Cu(I), en CuC y CuD.
• Se observó una molécula lipídica unida entre los sitios CuC y CuD, a una distancia aproximada de 8.0 Å, lo que sugiere un papel en la estructura o función de la enzima.

Conclusiones:

• La ocupación simultánea de los sitios CuC y CuD, separados por una molécula lipídica, proporciona nuevas perspectivas sobre la configuración del sitio activo de AMO.
• El estudio de AMO en entornos de membrana nativos en diferentes especies es vital para comprender las características estructurales conservadas y divergentes.
• Estos hallazgos avanzan nuestra comprensión del ciclo del nitrógeno y ofrecen dianas potenciales para aplicaciones biotecnológicas.