Abstract:

La enzima FAD sintetasa cataliza la generación de los cofactores FMN y FAD a partir de riboflavina. Dichos cofactores son parte integrante de algunas flavoproteínas. Por el momento, la cantidad de información estructural y mecanística disponible de la FAD sintetasa es muy limitada. Recientemente se han obtenido los primeros cristales de la FAD sintetasa de Brevibacterium ammoniagenesis en nuestro grupo y se está llevado a cabo el procesamiento de los datos de difracción de rayos x. Se está empleando para ello el método de reemplazamiento molecular con la estructura tridimensional de una proteína de unión a flavina procedente del organismo Thermotoga maritima como referencia. Otra de las flavoproteínas estudiadas mediante la técnica de cristalografía es la flavodoxina de Helicobacter pylori. Dicha proteína redox contiene FMN no unido covalentemente a su estructura. Esta proteína acepta electrones del complejo enzimático piruvato oxidoreductasa (POR) que cataliza la descarboxilación oxidativa del piruvato. Existen evidencias de que la flavodoxina de H. pylori se encuentra implicada en el desarrollo de un linfoma asociado a la mucosa gástrica. En este trabajo, se presenta la estructura tridimensional a 2,1 Å de resolución de la forma de la flavodoxina desprovista del grupo FMN (apoflavodoxina). La determinación de la citada estructura se realizó mediante difracción de rayos x de un cristal de la proteína utilizando en el procesado de los datos el método de reemplazamiento molecular con la estructura de la holoflavodoxina (flavodoxina con FMN) como modelo de referencia. El plegamiento ?/? de la apoflavodoxina presenta un alto grado de similitud con el de la holoproteína cuando se superponen ambas estructuras. Sin embargo, se observan diferencias en algunas zonas implicadas en la unión del cofactor. En concreto, la entrada a la cavidad donde se encuentra el anillo de isoaloxazina del FMN en la holoflavodoxina, se estrecha en la estructura de la apoflavodoxina como consecuencia del desplazamiento hacia el interior del residuo aromático Tyr92. Por otra parte, la conformación del giro Gly56-Ala57-Gly58 muestra una notable desviación respecto del modelo espacial de la holoproteína, lo que sugiere que la citada zona es especialmente flexible. Por último, la zona de unión del grupo fosfato que constituye uno de los extremos del cofactor FMN, presenta asímismo diferencias entre las formas apo y holo de la flavodoxina en cuanto a la configuración espacial de las cadenas laterales de alguno de los residuos implicados y a la densidad de carga que está estabilizando el citado espacio. El estudio comparativo de las dos estructuras cristalográficas es esencial para entender el papel del cofactor en el proceso de plegamiento y también la energética y el mecanismo de incorporación del cofactor flavínico en la apoproteína. Destacar por último, el potencial de la técnica de cristalografía y difracción de rayos x en las futuras terapias con fármacos de diseño de la patología en la que la flavodoxina de H. pylori se encuentra implicada.