Molecular basis of hydroperoxide specificity in peroxiredoxins: the case of AhpE from Mycobacterium tuberculosis

Autores
Zeida Camacho, Ari Fernando; Reyes, Aníbal M.; Lichtig, Pablo; Hugo, Martín; Vazquez, Diego Sebastian; Santos, Javier; Gonzalez Flecha, Francisco Luis; Radi, Rafael; Estrin, Dario Ariel; Trujillo, Madia
Año de publicación
2015
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Peroxiredoxins (Prxs) constitute a ubiquitous family of Cys-dependent peroxidases that play essential roles in reducing hydrogen peroxide, peroxynitrite and organic hydroperoxides in almost all organisms. Members of the Prx subfamilies show differential oxidizing substrate specificities that await explanations at a molecular level. Among them, alkyl hydroperoxide reductases E (AhpE) is a novel subfamily comprising Mycobacterium tuberculosis AhpE and AhpE-like proteins expressed in some bacteria and archaea. We previously reported that MtAhpE reacts ~104 times faster with an arachidonic acid-derived hydroperoxide than with hydrogen peroxide, and suggested that this surprisingly high reactivity was related to the presence of a hydrophobic groove at the dimer interface evidenced in the crystallography structure of the enzyme. In this contribution we experimentally confirmed the existence of an exposed hydrophobic patch in MtAhpE. We found that fatty acid hydroperoxide reduction by the enzyme showed positive activation entropy that importantly contributed to catalysis. Computational dynamics indicated that interactions of fatty acid-derived hydroperoxides with the enzyme properly accommodated them inside the active site favoring the anchorage of the enzyme in a reactive conformation. The computed reaction free energy profile obtained via QM/MM simulations is consistent with a greater reactivity in comparison with hydrogen peroxide. This study represents new insights on the understanding of the molecular basis that determines oxidizing substrate selectivity in the Prx family, which has not been investigated at an atomic level so far.
Fil: Zeida Camacho, Ari Fernando. 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: Reyes, Aníbal M.. Universidad de la República; Uruguay
Fil: Lichtig, Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. 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
Fil: Hugo, Martín. Universidad de la República; Uruguay
Fil: Vazquez, Diego Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina
Fil: Santos, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina
Fil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina
Fil: Radi, Rafael. Universidad de la República; Uruguay
Fil: Estrin, Dario Ariel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. 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
Fil: Trujillo, Madia. Universidad de la República; Uruguay
Materia
Peroxiredoxins
Peroxides
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Activation Parameters
Transition State
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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We previously reported that <i>Mt</i>AhpE reacts ~10<sup>4</sup> times faster with an arachidonic acid-derived hydroperoxide than with hydrogen peroxide, and suggested that this surprisingly high reactivity was related to the presence of a hydrophobic groove at the dimer interface evidenced in the crystallography structure of the enzyme. In this contribution we experimentally confirmed the existence of an exposed hydrophobic patch in <i>Mt</i>AhpE. We found that fatty acid hydroperoxide reduction by the enzyme showed positive activation entropy that importantly contributed to catalysis. Computational dynamics indicated that interactions of fatty acid-derived hydroperoxides with the enzyme properly accommodated them inside the active site favoring the anchorage of the enzyme in a reactive conformation. The computed reaction free energy profile obtained via QM/MM simulations is consistent with a greater reactivity in comparison with hydrogen peroxide. This study represents new insights on the understanding of the molecular basis that determines oxidizing substrate selectivity in the Prx family, which has not been investigated at an atomic level so far.Fil: Zeida Camacho, Ari Fernando. 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; ArgentinaFil: Reyes, Aníbal M.. Universidad de la República; UruguayFil: Lichtig, Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. 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; ArgentinaFil: Hugo, Martín. Universidad de la República; UruguayFil: Vazquez, Diego Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Santos, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Radi, Rafael. Universidad de la República; UruguayFil: Estrin, Dario Ariel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. 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; ArgentinaFil: Trujillo, Madia. Universidad de la República; UruguayAmerican Chemical Society2015-12info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/18370Zeida Camacho, Ari Fernando; Reyes, Aníbal M.; Lichtig, Pablo; Hugo, Martín; Vazquez, Diego Sebastian; et al.; Molecular basis of hydroperoxide specificity in peroxiredoxins: the case of AhpE from Mycobacterium tuberculosis; American Chemical Society; Biochemistry; 54; 49; 12-2015; 7237-72470006-2960CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1021/acs.biochem.5b00758info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biochem.5b00758info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-10-15T15:19:21Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/18370instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-10-15 15:19:21.349CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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Fil: Zeida Camacho, Ari Fernando. 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
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Fil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina
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Fil: Estrin, Dario Ariel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. 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
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