Las flavodoxinas (Fld) son proteínas de transferencia de electrones pequeñas y solubles . [1] [2] Las flavodoxinas contienen mononucleótido de flavina como grupo protésico. La estructura de la flavodoxina se caracteriza por una lámina beta paralela de cinco hebras , rodeada por cinco hélices alfa . [3] Se han aislado de procariotas , cianobacterias y algunas algas eucariotas . [2]
Fondo
Las flavodoxinas, que se encontraban originalmente en las cianobacterias y los clostridios , se descubrieron hace más de 50 años. [4] Estas proteínas evolucionaron a partir de un ambiente anaeróbico , debido a presiones selectivas. La ferredoxina , otra proteína redox, era la única proteína capaz de utilizarse de esta manera. Sin embargo, cuando el oxígeno estuvo presente en el medio ambiente, el hierro se volvió limitado. Ferredoxina depende del hierro y es sensible a los oxidantes. En estas condiciones limitadas de hierro, ya no se prefería la ferredoxina. La flavodoxina, por otro lado, es lo opuesto a estos rasgos, ya que es resistente a los oxidantes y tiene contrapartes isofuncionales sin hierro. Por lo tanto, durante algún tiempo la flavodoxina fue la principal proteína redox. Sin embargo, ahora, cuando la ferredoxina y la flavodoxina están presentes en el mismo genoma , todavía se utiliza la ferredoxina, pero en condiciones bajas en hierro, se induce la flavodoxina. [5]
Estructura
Existen tres formas de flavodoxina: oxidada , (OX) , semiquinona (SQ) e hidroquinona (HQ). Aunque son relativamente pequeñas (M w = 15-22 kDa), [6] las flavodoxinas existen en clasificaciones de cadena "larga" y "corta". Las flavodoxinas de cadena corta contienen entre 140 y 180 residuos de aminoácidos, [4] mientras que las flavodoxinas de cadena larga incluyen una inserción de 20 aminoácidos en la última cadena beta . Estos residuos forman un bucle que puede usarse para aumentar la afinidad de unión del mononucleótido de flavina, así como para ayudar en la formación de intermediarios plegados. Sin embargo, todavía no se sabe con certeza cuál es la verdadera función del bucle. Además, el mononucleótido de flavina está unido de forma no covalente a la proteína flavodoxina y trabaja para transportar electrones . [4] [5]
Aplicaciones médicas
Heliobacter pylori (Hp), el patógeno gástrico humano más prevalente, requiere flavodoxinas en su POR (complejo enzimático piruvato oxidorreductasa) esencial [7] utilizado en la descarboxilación del piruvato. La mayoría de las flavodoxinas tienen un residuo hidrófobo grande, como el triptófano, cerca del FMN , pero el Hp tiene un residuo de alanina, lo que permite que se forme una bolsa de soluto. Actualmente se están realizando investigaciones para identificar inhibidores de flavodoxina específicos de Hp , no tóxicos, con el fin de tratar infecciones. [8]
Mecanismo
Las flavodoxinas requieren un potencial redox altamente negativo para estar activas. La conformación de semiquinona se estabiliza mediante un enlace de hidrógeno en la posición N-5 de la flavina. Este enlace, así como un residuo de triptófano común cerca del sitio de unión, ayuda a reducir la reactividad de SQ. La forma de hidroquinona se ve obligada a adoptar una conformación plana, desestabilizándola. [9] La transferencia de electrones se produce en el anillo de dimetilbenceno del FMN.
Flavodoxinas en cianobacterias
En cianobacterias como Nostoc sp ., las flavodoxinas son específicas de heterocistos [10] y se utilizan en el fotosistema 1 para entregar electrones a la nitrogenasa, además de reducir N2 y NADP+, la fijación de nitrógeno y la formación de H2. [6]
Referencias
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