Exploring the molecular basis of human manganese superoxide dismutase inactivation mediated by tyrosine 34 nitration

Authors
Moreno, Diego Martin; Marti, Marcelo Adrian; de Biase, Pablo Martin; Estrin, Dario Ariel; Demicheli, Verónica; Radi, Rafael; Boechi, Leonardo
Publication Year
2011
Language
English
Format
article
Status
Published version
Description
Manganese Superoxide Dismutase (MnSOD) is an essential mitochondrial antioxidant enzyme that protects organisms against oxidative damage, dismutating superoxide radical (O2-) into H2O2 and O2. The active site of the protein presents a Mn ion in a distorted trigonal-bipyramidal environment, coordinated by H26, H74, H163, D159 and one -OH ion or H2O molecule. The catalytic cycle of the enzyme is a "ping-pong" mechanism involving Mn3+/Mn2+. It is known that nitration of Y34 is responsible for enzyme inactivation, and that this protein oxidative modification is found in tissues undergoing inflammatory and degenerative processes. However, the molecular basis about MnSOD tyrosine nitration affects the protein catalytic function is mostly unknown. In this work we strongly suggest, using computer simulation tools, that Y34 nitration affects protein function by restricting ligand access to the active site. In particular, deprotonation of 3-nitrotyrosine increases drastically the energetic barrier for ligand entry due to the absence of the proton. Our results for the WT and selected mutant proteins confirm that the phenolic moiety of Y34 plays a key role in assisting superoxide migration. © 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.
Fil: Moreno, Diego Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
Fil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
Fil: de Biase, Pablo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
Fil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
Fil: Demicheli, Verónica. Universidad de la República; Uruguay
Fil: Radi, Rafael. Universidad de la República; Uruguay
Fil: Boechi, Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
Subject
ENZYME INACTIVATION
FREE ENERGY
LIGAND MIGRATION
MANGANESE SUPEROXIDE DISMUTASE
MNSOD
MOLECULAR DYNAMICS
MSMD
MULTIPLE STEERED MOLECULAR DYNAMICS
TYROSINE NITRATION
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