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FLAVODOXIN-LIKE DOMAIN

FLAVODOXIN-LIKE DOMAIN. Carole Bernard Lorena Gómez Carolina Nuñez Lourdes Sanchez-Cid. INTRODUCCIÓN. Flavodoxin-like domain Descubierto en 1960 en cianobacterias y Clostridium. Presente en proteínas de organismos desde procariotas a eucariotas superiores.

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FLAVODOXIN-LIKE DOMAIN

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Presentation Transcript

  1. FLAVODOXIN-LIKE DOMAIN Carole Bernard Lorena Gómez Carolina Nuñez Lourdes Sanchez-Cid

  2. INTRODUCCIÓN • Flavodoxin-like domain • Descubierto en 1960 en cianobacterias y Clostridium. Presente en proteínas de organismos desde procariotas a eucariotas superiores. • Las proteínas flavodoxinas (compuesta únicamente por el dominio flavodoxina) solo se encuentran en organismos unicelulares (son proteínas altamente ácidas) sin embargo el dominio flavodoxina se encuentra en proteínas multidominio de eucariotas superiores.

  3. Ninguna flavodoxina ha sido encontrada en eucariotas superiores, pero la habilidad del producto del gen flavodoxina para unir FMN y participar en reacciones de transferencia de electrones parece que ha sido muy útil para organismos superiores que, a través de eventos de fusión génica, lo han incorporado en proteínas multidominio como la reductasa P450, y la sulfito reductasa, donde la secuencia original flavodoxina y el plegamiento pueden ser trazados claramente. • Función : unión de flavinas (FMN, FAD) con actividad oxidorreductasa implicadas en el transporte de electrones. (ej: reacciones de fotosíntesis, detoxificación de xenobióticos...) • Esenciales para la supervivencia de algunos patógenos humanos  buenas dianas terapéuticas?

  4. ROSSMAN-FOLD • Motivo estructural de proteínas de unión a mono/dinucleótidos : NAD, FAD, FMN. • Lámina  compuesta de 5 cadenas  paralelas (core central) envuelta por ambos lados por hélices alfa. Las hélices conservadas son 4 : 2 a cada lado y de larga longitud. Pueden haber otras hélices accesorias. • Estructura en 3 capas  /  / .

  5. “core” central  lámina beta (cinco cadenas betas paralelas) Hélices alfa (dos largas a cada cara de la lamina beta )

  6. El centro activo de las flavodoxinas se encuentra según el diagrama de la topología en el “topological switch point” que es donde se une al FMN de cara a su actividad redox Punto topológico de cambio de orientación

  7. Anillo isoaloxacina 04 N5 N3 CH3 02 N1 N10 CH3 Cadena ribitil P032- FMN : Mononucleótido de Flavina

  8. FAD : Dinucleótido de Flavina Adenina Adenina Cadena ribitil Anillo de isoaloxacine

  9. Comparación de proteínas con plegamiento “flavodoxin-like”de diferentes SUPERFAMILIAS

  10. Superfamilias / Familia / Proteína /Especie • Flavoproteins / Flavodoxin-related / Flavoprotein / Anabaena • SGNH hydrolase / Esterase / Esterase / Streptomyces scabies • Succinyl-CoA synthetase domains / Succinyl-CoA synthetase domains / Succinyl-CoA synthetase, alpha-chain, C-terminal domain / Escherichia coli • Che Y-like / Che Y-related / Che Y-protein / Thermotoga maritima • Toll/Interleukin receptor TIR domain / Toll/Interleukin receptor TIR domain / Toll-like receptor 1, TLR1 / Homo sapiens

  11. CONCLUSIONES DEL ALINEAMIENTO DE SECUENCIA Y ESTRUCTURAL DE PROTEINAS DE SUPERFAMILIAS DIFERENTES: NO SE PARECEN EN SECUENCIA LOW SCORE RMS ALTO NO SE PARECEN EN ESTRUCTURA (STAMP)  ES LO ESPERADO YA QUE LAS PROTEINAS DE SUPERFAMILIAS DIFERENTES COMPARTEN EL TIPO DE PLEGAMIENTO PERO NO SUELEN TENER SIMILARIDAD DE SECUENCIA ENTRE SÍ. ESTAS PROTEÍNAS TAMPOCO COMPARTEN FUNCIÓN Y ALGUNAS NO TIENEN DOMINIO DE UNIÓN PARA EL FMN.

  12. Comparación de proteínas con dominio flavodoxina de diferentes FAMILIAS

  13. Familia / Proteína /Especie • Flavodoxin-related / Flavodoxin / Escherichia coli • NADPH-cytochrome p450 reductase FAD-binding domain-like /NADPH-cytochrome p450 reductase / Rattus norvegicus • Quinone reductase / NAD(P)H:quinone reductase / Homo sapiens • Flavoprotein NrdI / Flavoprotein NrdI / Bacillus subtilis

  14. CONCLUSIONES DEL ALINEAMIENTO DE SECUENCIA Y ESTRUCTURAL DE PROTEINAS DE FAMILIAS DIFERENTES: • SE PARECEN POCO EN SECUENCIA (clustalw) • RMS MEDIO • RMS : +/- 3.14 A • DIFIEREN EN ESTRUCTURA PERO TIENEN UNA SUPERPOSICIÓN ACEPTABLE • ES LO ESPERADO YA QUE LAS PROTEINAS DE FAMILIAS DIFERENTES NO SUELEN TENER UNA GRAN SIMILARIDAD DE SECUENCIA ENTRE SÍ, PERO COMPARTEN MÁS SIMILARIDAD DE ESTRUCTURA. • FUNCIÓN DIFERENTE PERO TODAS TIENEN DOMINIO DE UNIÓN PARA EL FMN O EL FAD.

  15. Familia “FLAVODOXINA – RELATED” • Toda la proteina está formada por un único dominio (dominio flavodoxina) • Proteinas de esta familia son perteneceintes a organismos simples unicelulares eucariotas y procariotas • Función: intervienen en procesos biológicos de transferencia de electrones • Cofactor (FMN) : unen FMN con actividad oxido reductasa, funciona como grupo redox • Actúan como mediadores redox en el metabolismo • Intercambibles en su mayoría por ferrodoxinas

  16.  Especialmente importantes en la activación de sistemas enzimáticos donde se requieren donadores de electrones (reacciones flavodoxinas dependientes)  Proteinas de transferencia de electrones FMN coenzima del grupo prostético de varias flavoproteinas oxido-recutasas.

  17. Familia de Cytochrome p450 reductase N-terminal domain-like Proteínas multidominio (unión a FAD,FMN,NADH) • 1)NADPH-cytochrome p450 reductase, N-terminal domain-like (homo sapiens) • Función: proteína donadora de electrones para varias enzimas oxigenasas como el citocromo P450, enzimas involucradas en el metabolismo de muchos fármacos y en la síntesis de hormonas esteroideas.  • 2)     Nitric oxide (NO) synthase FMN domain (rattus norvegicus) • Función: formación de NO por oxidación de la L-arginina para la señalización y defensa celular. (transfiere electrones)

  18. Superposición del dominio flavodoxina

  19. Ejemplo: NITRIC-OXIDE SYNTHASE REDUCTASE

  20. Interacción entre dominio de unión a FMN y FAD por puente salino. Glu816 Arg1229

  21. Connecting-domain

  22. Flexible hinge (bisagra) Residuos no cristalizados

  23. Beta-finger (Beta-Hairpin)

  24. FAD 3,38 A FMN

  25. En esta posición el FMN esta completamente “sepultado” en la interfase de los dominios impidiendo el flujo de electrones del FMN al aceptor de electrones. El “flexible hinge” sirve de pivot y le confiere movilidad conformacional al dominio de unión de FMN. Esta flexibilidad rotacional tiene importantes implicaciones funcionales ya que es la clave del mecanismo de transferencia de electrones .

  26. Familia: Quinone reductasa • Protein domains: • NAD(P)H quinone reductase (QR1) • Quinone reductase type 2 (menandione reductase) (QR2)

  27. QR1 vs. QR2 • Enzimas citosólicas • Expresión en corazón, músculo esquelético, hígado y riñon • Función: reducción de compuestos quinólicos para protección celular. Mediante una reducción de 2e- • QR1 sobreexpresión en tumores  nuevos quimioterápicos • Donador e- en QR1: NADH o NADPH • Donador e- en QR2: derivdados nicotinamida no P

  28. QR2 QR1

  29. Dominio flavodoxina QR2 QR1

  30. Alineamiento secuencias (48,18% identidad)

  31. Sc: 7.66 RMS:0.76

  32. Tyr126 y 128 Vs. Phe126 y Ile128

  33. INTERACCIONES CON FAD

  34. Tyr104 Leu103 3A 172,8º QR1 Gln

  35. 2.07A 160.2º Phe106 Trp105 2.705A 167.1º

  36. Gly150 2.74A 150.9º Gly149 3.2A 138.3º

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