Mecanismos de inducción y regulación de la función alternativa del citocromo c : fundamentos estructurales

• Autores: Capdevila, Daiana A.
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Murgida, Daniel Horacio
• Materia: CITOCROMO C; MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES; HEMOPROTEINAS; APOPTOSIS; BIOELECTROQUIMICA; RAMAN; RAMAN RESONANTE; SERR; SERRS; ACTIVIDAD PEROXIDASA; ESTRES OXIDATIVO; ROS; NOS; CARDIOLIPINA; MONOCAPAS AUTOENSAMBLADAS; CAMPO ELECTRICO; CYTOCHROME C; POST-TRANSLATIONAL MODIFICATIONS; HAEMOPROTEINS; APOPTOSIS; BIOELECTROCHEMISTRY; RAMAN; RESONANCE RAMAN; SERS; SERRS; PEROXIDASE ACTIVITY; OXIDATIVE STRESS; ROS; NOS; CARDIOLIPIN; SELF-ASSEMBLED MONOLAYERS; ELECTRIC FIELD
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta Tesis Doctoral se abordó el estudio de la regulación funcional del citocromo c (Cyt); una hemoproteína multifuncional que se comporta como transportador electrónicomitocondrial y como enzima lipoperoxidasa en la activación de la muerte celular. Considerandosus funciones tan disímiles es de esperar que esta proteína esté fuertemente regulada,sin embargo el Cyt no forma parte de ninguna cadena de señalización. Para estudiarlos factores que determinan su función se emplearon métodos espectroscópicos, electroquímicosy computacionales. Se investigaron los cambios de la estructura y función del Cytdebidos a la presencia de concentraciones fisiológicamente relevantes de especies reactivasde nitrógeno y oxígeno (NOS y ROS) y a la formación complejos con sistemas miméticosde sus receptores naturales. En primer lugar, se investigó el efecto de la adsorción sobresuperficies de distinta naturaleza química; concluyendo que el Cyt se adsorbe sobrelípidos zwiteriónicos y aumenta su reactividad frente a ROS, en particular peróxido dehidrógeno. Esta especie oxida específicamente al ligando axial del hemo del Cyt cuando seencuentra unido a estos lípidos, dando como producto una peroxidasa estable. Por otrolado, se caracterizó el cambio estructural promovido por el tratamiento del Cyt con peroxinitrito. Se observó que la nitración de una de las tirosinas desencadena su deprotonaciónque está acoplada a un cambio de ligando Met/Lys, resultando en un aumento de actividadperoxidasa. Finalmente, se estudió como ambas modificaciones postraduccionales afectanla interacción con la cardiolipina y determinan la actividad del Cyt como enzima lipoperoxidasa. El conjunto de los resultados obtenidos sugieren que la regulación de la función alternativadel Cyt tiene un mecanismo cuyos actores principales son las interacciones con loslípidos de la membrana y las modificaciones postraduccionales debidas al estrés nitrooxidativo.
This Ph.D. Thesis is dedicated to disentangling the parameters that regulate Cytochromec (Cyt); a highly conserved monohemic protein that serves as an electron shuttlein the respiratory chain and as a lipo-peroxidase during the early steps of apoptosis. Consideringthe multiple roles of Cyt, one would expect this enzyme to be tightly regulated. However, Cyt is not recognized as a target for any cellular signaling pathway. Spectroscopic,electrochemical, spectroelectrochemical and computational methods were employed tostudy the signaling events that determine Cyt function. The changes in the structure andfunction of Cyt due to the exposure to physiologically relevant concentrations of oxygenand nitrogen reactive species (ROS and NOS) and to the formation of biomimetic complexeswere investigated. Part of the Thesis deals with the effect of adsorption on surfaces withdifferent functionalities; our results suggest that Cyt is able to interact electrostaticallywith zwitterionic phospholipids increasing its reactivity towards ROS, particularly hydrogenperoxide. The rise of ROS that characterizes the initiation of apoptosis can specificallyoxidize the axial ligand of the heme iron of Cyt bound to zwitterionic phospholipids, yieldinga stable peroxidase. Furthermore, we studied the structural changes promoted by peronitrite-inducedmodifications of Cyt. We showed that nitration of Tyr74 induces Tyr deprotonation, whichis coupled to Met/Lys axial ligand exchange, and results in a concomitant gain of peroxidaticactivity. Finally, we characterize how both post-translational modifications affect Cytinteraction with cardiolipin and determine the lipo-peroxidase activity of the complex. Altogether, these results suggest that the regulation of Cyt function follows a mechanismwhere protein-membrane interactions and post-translational modifications inducedby oxidative stress are the main actors.
Fil: Capdevila, Daiana A.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.