Determinantes estructurales y de reactividad en el uso de glutatión como sustrato redox y no redox en glutarredoxinas

A pesar de su nombre genérico, solo una minoría de las glutarredoxinas (Grx) emplea GLUTAtión (GSH) en procesos REDOX con la proteÍNA. Estas proteínas generalmente pequeñas solo comparten un tipo de plegamiento, un sitio activo tipo CXXC/S y algunas posiciones conservadas en su secuencia, pero tan solo con esos elementos en común son capaces de realizar una gran variedad de funciones, muchas de las cuales involucran al GSH como sustrato redox, mientras que otras lo utilizan en procesos donde ni la enzima ni el sustrato sufren cambios en el estado de oxidación. El residuo de cisteína más conservado del sitio activo (CN) es el único involucrado en las reacciones redox, funcionando como nucleófilo en intercambios tiol-disulfuro, y también es esencial en los procesos no redox oficiando, por ejemplo, de base de Lewis en la coordinación de centros ferrosulfurados. En este proyecto proponemos estudiar factores estructurales que puedan explicar cómo las Grx son capaces de utilizar el mismo sustrato y la misma química para reacciones diversas. Hemos elegido como ejemplos cuatro Grx, dos de clase I (generalmente redox) y dos de clase II (generalmente no redox), las cuales además representan la complejidad evolutiva de la familia ya que en ambos grupos hay representantes de las Grx de humano y del protozoario patógeno Trypanosoma brucei, especies divergentes prácticamente desde el origen de los eucariotas. Con este conjunto de proteínas estudiaremos la unión de sustratos y análogos de sustrato al sitio activo y caracterizaremos los efectos de dicha unión sobre la reactividad (ácido base, nucleofílica y redox) de la CN. Además, exploraremos la posibilidad de intercambiar elementos estructurales característicos con el fin de transformar una clase de Grx en otra y observar la ganancia de función (catalítica o de unión). Finalmente, dado que las proteínas de T. brucei emplean preferentemente tripanotión como sustrato, un derivado de GSH específico de este linaje, también estudiaremos características del sitio de unión que puedan explicar este tipo de discriminación de sustrato. La caracterización de los equilibrios de unión y la reactividad de las enzimas en estudio se realizará mediante técnicas espectroscópicas, principalmente fluorescencia y resonancia magnética nuclear, y por experimentos de cinética química y enzimática en los cuales nuestros laboratorios tienen amplia experiencia.