Una nueva investigación muestra cómo se consume una proteína y luego se reconstituye durante la producción de ácido lipoico, un compuesto requerido por nuestros cuerpos para convertir la energía de los alimentos en una forma que pueda ser utilizada por nuestras células. La enzima lipoil sintasa LipA eliminados átomos de hidrógeno de una cadena de carbono inerte y los reemplaza con átomos de azufre de uno de sus propios grupos de hierro y azufre para crear ácido lipoico, quedando inactivo en el proceso. La nueva investigación de la Universidad de Penn State, que se publicará en la revista"Science", el 20 de octubre de 2017, muestra que otra proteína, un transportador de clúster de hierro y azufre llamado NfuA, reemplaza el clúster destruido de hierro y azufre en LipA, lo que le permite continuar produciendo ácido lipoico. Los resultados también podrían ayudar a los científicos a entender por quélos humanos con defectos en el gen portador de hierro-azufre, una condición fatal, tienen deficiencias de ácido lipoico.
"LipA se canibaliza a sí mismo para proporcionar los átomos de azufre necesarios para la producción de ácido lipoico", dijo Squire Booker, profesor de química y bioquímica y biología molecular en la Universidad Penn State, investigador del Instituto Médico Howard Hughes, y el correspondienteautor del trabajo de investigación: "Cuando demostramos esto en 2011, fue desconcertante porque si se destruye LipA, ¿cómo podría la célula producir suficiente ácido lipoico?"
LipA es un miembro de la familia de enzimas SAM S-adenosilmetionina radical. Como la mayoría de las enzimas SAM radicales, contiene un grupo de cuatro átomos de hierro y cuatro átomos de azufre, que utiliza para convertir SAM en un radical de alta energía.a su vez, ese radical puede eliminar los átomos de hidrógeno de otras moléculas, un paso necesario para activar muchas reacciones metabólicas celulares importantes. Los átomos de hidrógeno se reemplazan con azufre para completar el proceso.
De dónde provienen los átomos de azufre que LipA usa para producir ácido lipoico y cómo están unidos han sido preguntas importantes en el campo. Cómo otras enzimas unen átomos de oxígeno a los centros de carbono inerte se entiende bastante bien. En esos casos, el oxígeno, queestá disponible de forma ubicua en la atmósfera, se usa para crear radicales de alta energía y también es la fuente del átomo de oxígeno agregado. El azufre, por otro lado, no está disponible de manera similar, pero a diferencia de la mayoría de las otras enzimas SAM radicales, LipA tiene un adicionalracimo de hierro-azufre.
"Sabíamos por un trabajo anterior que LipA usó su segundo grupo de hierro y azufre como fuente de átomos de azufre para crear ácido lipoico", dijo Erin L. McCarthy, una estudiante graduada en el laboratorio de Booker y la primera autora del artículo ".Pero esto creó un problema. Si LipA robara átomos de azufre de su propio grupo de hierro-azufre, la enzima se destruiría y, por lo tanto, no podría crear más ácido lipoico. Cuando supimos que los humanos con genes NFU1 defectuosos, el equivalente humano de la bacteriaEl gen NfuA utilizado en nuestros experimentos, tenía deficiencias en el ácido lipoico, pensamos que este portador de azufre de hierro podría estar reemplazando el grupo de azufre de hierro consumido en LipA, lo que le permite continuar produciendo ácido lipoico ".
Para probar esta hipótesis, los investigadores realizaron dos experimentos clave. Primero, probaron si LipA y NfuA se asocian entre sí al evaluar qué tan rápido migran las moléculas a través de un gel mediante una técnica llamada cromatografía de filtración en gel.las moléculas migran más rápido que las moléculas más pequeñas. Cuando se combinaron LipA y NfuA y luego se analizaron mediante esta técnica, migraron más rápido que cualquier molécula por sí sola, lo que sugiere que las dos moléculas se unieron para formar una molécula migratoria más grande y más rápida. Los investigadoresluego creó una versión de NfuA que contenía una forma ligeramente diferente de átomos de azufre 34S en lugar de 32S, una forma que podrían rastrear si se incorporaba en LipA y luego en ácido lipoico. En este segundo experimento, los investigadores mostraron que despuésel 32S originalmente presente en LipA se consumió en la reacción química para producir ácido lipoico, el ácido lipoico se produjo con 34S, que solo podría provenir desu ingeniería NfuA.
"Hemos estado interesados durante bastante tiempo en el proceso que agrega azufre a un compuesto de carbono inerte para producir ácido lipoico y la fuente del azufre agregado", dijo Booker. "El ácido lipoico es un componente vital de la baseprocesos metabólicos que mantienen vivas nuestras células. Comprender la reacción que la crea no solo nos permite comprender mejor este proceso, sino que también nos da una idea de enfermedades humanas como la causada por mutaciones en NFU1 que resultan en deficiencia de ácido lipoico y muerte ".
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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