Análisis estructural del mecanismo catalítico y transferencia de elec-trones en el sistema redox ferredoxinanadp(h) reductasa-flavodoxina de rhodobacter capsulatus

Abstract

Rhodobacer capsulatus es una bacteria fotosintética no purpúrea capaz de utilizar, como fuente de nitrógeno, el N2 atmosférico cuando los niveles de amonio en el medio son bajos. La fijación del N2 es llevado a cabo por la nitrogenasa que debe ser previamente reducida. En R. capsulatus, se ha propuesto una vía para la reducción de esta enzima en la que participan dos proteínas redox, una ferredoxin:NADP(H) reductasa (FPR) y una flavodoxina (NifF). Las FNRs/FPRs son enzimas capaces de transferir dos electrones desde una molécula de NADPH hasta dos moléculas de flavodoxina o ferredoxina medinate un mecanismo reversible. Las propiedades redox de estas reductasas se deben a su grupo prostético, el FAD. En R. capsulatus, la flavodoxina NifF se ha propuesto como aceptor de electrones de la FPR. Las flavodoxinas son proteínas que actúan como transportadores de electrones gracias a la presecia de una molécula de FMN, que actúa como grupo prostético. En las flavodoxinas, las interacciones entre la cadena polipeptídica y el FMN son capaces de modular los potenciales de reducción del grupo prostético, lo que le permite actuar como un transportador monoelectrónico oscilando entre los estados semiquinona e hidroquinona. En la presente tesis d octoral se ha llevado a cabo la caracterización estructural de ambas proteínas redox, FPR y NifF de R. capsulatus, mediante Cristalografía de Rayos X. La resolución estructural de ambas proteínas así como varios complejos de la FPR con su coenzima han permitido: 1) Identificar las diferencias estructurales entre la enzima de Rhodobacter respecto de otros miembros de la familia. 2) Proponer un mecanismo de unión del NADP(H) y transferencia de electrones entre la coenzima y la FPR. La reductasa d e Rhodobacter presenta una afinidad 100 veces menor por la coenzima que otras FNRs. El análisis estructural de la FPR y sus complejos con la coenzima nos ha permitido identificar los posibles determinantes estructurales responsables de esta menor afi nidad. 3) Identificar posibles determinantes estructurales involucrados en la modulación de los potenciales de reducción del FMN en la flavodoxina NifF. 4) Identificar posibles determinantes estructurales involucrados en la interacción de esta flavodoxina con la nitrogenasa. 5) Identificar residuos presentes en la superficie de ambas moléculas como posibles candidatos en la formación del complejo redox FPR:NifF. 6) Identificar posibles determinantes estructurales responsables de la baja eficiencia...