Studio comparativo cristallografico/spettroscopico del binding dell’NO ad emoglobine umane e di pesce

L’ossido nitrico (NO) è un mediatore endogeno di diversi processi biologici (neurotrasmissione, vasodilatazione ed inibizione dell’aggregazione delle piastrine). L’NO si forma dall’ossidazione dell’amminoacido L-arginina, in una reazione catalizzata dalla ossido-nitrico sintetasi (NOS) e anche, per attività nitrito reduttasica dell’emoglobine (Hbs) in forma deossi. Le Hbs possono legare l’NO all’eme o a catene laterali esposte di cisteina [1]. Ad oggi sono poche le strutture note di nitrosil-emoglobina umana. Nella forma T, la struttura mostra una diversa coordinazione alla subunità α e β. In particolare nella subunità α, il ferro lega l’NO in forma penta-coordinata, mentre alla subunità β il metallo lega l’NO in forma esa-coordinata [3]. La presenza di NOS è stata studiata nel ventricolo di due teleostei antartici: l’icefish Chionodraco hamatus, privo di Hb, e la sua controparte a sangue rosso, Trematomus bernacchii (HbTb). Entrambi i teleostei esibiscono nei loro cuori simili espressioni tessuto-specifiche di NOS [4]. Al fine di caratterizzare il meccanismo di reazione dell'ossido nitrico con Hb, è stato intrapreso uno studio combinato cristallografico (diffrazione di raggi X)/microspettroscopico Raman del binding dell’NO ai cristalli di HbTb nello stato T cresciuti a pH 6 e 8.4. La scelta dei due diversi pH è giustificata dalla grossa differenza di affinità per l’O2 di HbTb in funzione del pH (effetto Root [5]), e delle differenze strutturali note ai due pH per le forme deossigenate [6]. Il soaking di NO su tali cristalli è stato monitorato attraverso microRaman. Tali spettri hanno evidenziato che HbTb lega l'NO in forma esa-coordinata. Sui cristalli nitrosilati a pH 6.2 e 8.4 sono state effettuate due raccolte dati di diffrazione di raggi X. L’analisi preliminare delle strutture di HbTb nitrosilate ha mostrato che in entrambi i casi il binding dell'NO è solo al gruppo eme, e che il ferro lega l’NO in forma esa-coordinata. Bibliografia 1. Chan, N.L. et al., (1998), Biochemistry, 37(47): 16459-64. 3. Chan, N.L., et al., (2004), Biochemistry, 43(1): 118-32. 4. Amelio, D., et al., (2006), Nitric Oxide 15: 190-8. 5. Vergara, A., et al. (2010), J. Biol. Chem. 285(42): 32568-75. 6. Mazzarella, L., et al. (2006), Proteins 65(2): 490-498.