Análisis funcional y estructural de mutantes de dominio lim en agmatinasa de cerebro de rata.

Abstract

La agmatinasa cataliza la hidrólisis de agmatina en putrescina y urea, la información relacionada con esta enzima en mamíferos es escasa por lo cual aún se desconocen múltiples aspectos de la misma. La agmatina ha sido ampliamente estudiada identificando su participación como poliamina en roles fisiológicos diversos, también posee propiedades de neurotransmisión y es candidata farmacológica para tratar diferentes patologías. Debido al escaso conocimiento que se tiene sobre agmatinasa en el Laboratorio de Enzimología de la Universidad de Concepción se realizó el clonamiento de una proteína expresada en cerebro de rata que posee actividad in vitro como agmatinasa, sin embargo esta proteína al ser comparada con la agmatinasa humana y de E.coli presenta un bajo porcentaje de identidad. La proteína obtenida fue denominada “agmatinase like protein” (ALP) y en su secuencia se encontró un dominio LIM. En trabajos anteriores se reconoció el papel de este dominio como de regulación auto inhibitoria en la ALP, ya que la deleción del mismo en la proteína aumenta su actividad. La principal característica del dominio LIM es tener un sistema de coordinación tipo dedos de zinc entre dos iones Zn2+ y residuos de cisteína e histidina principalmente. Por lo cual, el objetivo del trabajo fue determinar el efecto funcional y estructural del Zn2+ en la ALP, para lo cual se realizaron tres mutaciones sitio dirigidas en residuos reconocidos comoigandos que coordinan el zinc, reemplazándolos por alanina. Se evaluó la actividad enzimática de las especies mutantes, su contenido de metales y la fluorescencia emitida; encontrando que en la mutante C453A se produjo un aumento de 14 veces en la kcat y la Km se mantuvo, no posee zinc y se evidencian cambios significativos en la fluorescencia intrínseca de triptófanos a través de las gráficas de Stern-Volmer. Las dos mutantes restantes (H476A y C507A) no presentan cambios en la actividad enzimática, su contenido de zinc se reduce al 50% en comparación a la ALP silvestre y se pueden apreciar cambios menores en la fluorescencia emitida. También se realizó un modelo del dominio LIM para describir su estructura obteniendo un modelo que describe la unión entre el zinc los residuos de cisteína e histidina presentes en la ALP. En este sentido se concluye que la mutante C453A es fundamental para mantener la estabilidad estructural y función inhibitoria del dominio LIM en la ALP. Las otras mutantes no son residuos claves para la inhibición que ejerce este dominio. A partir de estos resultados se propone que los iones Zn2+ son claves en la acción autoinhibitoria del dominio LIM sobre ALP y la mutante C453A es fundamental en este efecto.