Dinámica estructural y consolidación de complejos proteicos funcionales involucrados en la biosíntesis de centros Fe-S

• Autores: Sewell Araya, Karl Ellioth
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Santos, Javier; Capece, Luciana
• Materia: ATAXIA DE FRIEDREICH; CENTROS Fe-S; MITOCONDRIA; DESULFURASA (NFS1); FRATAXINA (FXN); ISD11; ISCU; ACP; FERREDOXINA (FDX2); MAQUINARIA DE SINTESIS DE CENTROS Fe-S; COFACTORES; RESPIRACION CELULAR; OXIDACION; METALOENZIMAS; HIERRO; FRIEDREICH'S ATAXIA; Fe-S CLUSTERS; MITOCHONDRIA; DESUFURASE (NFS1); FERREDOXIN (FDX2); ISC MACHINERY; CO-FACTORS; CELLULAR RESPIRATION; OXIDATION; METALLOENZYMES; IRON
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los centros Fe-S son cofactores comúnmente utilizados en múltiples sistemas proteicos de los seres vivos. Su aparición se remonta a los albores mismos de la historia de la vida, así como la aparición de los sistemas encargados de sintetizarlos. Buscamos desentrañar los mecanismos moleculares que determinan la síntesis de centros Fe-S para el complejo desulfurasa humano, compuesto por NFS1, ISD11, ACP, ISCU y FXN. Cada una de ellas lleva adelante un rol particular dentro del complejo y su disfunción se manifiesta específicamente en distintas enfermedades de origen genético. En el presente trabajo se estudió al heterodímero compuesto por ACP-ISD11 desde distintos puntos de vista. Se constató su estabilidad conformacional y termodinámica como una entidad con plegado y estructura independientes, así como su función como un inductor conformacional para NFS1. Por otro lado, se llevaron adelante simulaciones computacionales de dinámica molecular para el complejo entero en presencia y ausencia de FXN. Estas permitieron constatar que FXN modula la estabilidad conformacional del super complejo puntualmente en la movilidad interna de la ISCU y la porción C-terminal de NFS1. Se generaron variantes puntuales para evaluar la relevancia de esta zona de NFS1, así como la de otras posiciones en la porción del sitio activo cerca del PLP, y en el loop catalítico que contiene a la Cys 381. A la vez, se encontró una actividad desulfurasa exacerbada en la variante C158A, una posición cercana al PLP. En paralelo se puso a punto un nuevo método para el seguimiento en tiempo real de la reacción de desulfuración utilizando 1DH-RMN y permitiendo la estimación de distintos parámetros cinéticos.
Fe-S clusters are co-factors commonly found in multiple protein systems of living organisms. Their appearance dates back to the very dawn of the history of life, as well as the appearance of the systems responsible for synthesizing them. We sought to unravel the molecular mechanisms that determine the synthesis of Fe-S centers for the human desulfurase complex, composed of NFS1, ISD11, ACP, ISCU and FXN. Each of them carries out a particular role within the complex and their dysfunction manifests specifically in different diseases of genetic origin. In the present work, the heterodimer composed of ACP-ISD11 was studied from different points of view. Its conformational and thermodynamic stability was confirmed as an independent entity with its own folding path and structure, as well as its function as a conformational inducer for NFS1. On the other hand, computational molecular dynamics simulations were carried out for the entire complex in the presence and absence of FXN. These allowed us to verify that FXN modulates the conformational stability of the supercomplex specifically in the internal mobility of the ISCU and the C-terminal portion of NFS1. By the generation of point variants we evaluated the relevance of this area of NFS1, as well as that of other positions in the portion of the active site near the PLP, and in the catalytic loop that contains Cys381. At the same time, an exacerbated desulfurase activity was found in the C158A variant, a position close to the PLP. In parallel, a new method was developed for real-time monitoring of the desulfurization reaction using 1DH-NMR and allowing the estimation of different kinetic parameters.
Fil: Sewell Araya, Karl Ellioth. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.