ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LA PROTEÍNA EXTRÍNSECA PsbQ ...

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Discusión que impidiera a este ion llegar hasta el OEC e inhibir el proceso de la fotolisis del agua. Será necesaria la realización de otros experimentos para concluir la relación entre las proteínas extrínsecas, y en particular PsbQ, y la contaminación por metales pesados en el PSII. 150 En relación con los experimentos de espectroscopía de fluorescencia y absorción, en la Tabla XVIII se presenta el porcentaje de exposición del esqueleto carbonado y de la cadena lateral de los residuos aromáticos según la estructura 3D obtenida para PsbQ por cristalografía de rayos-X. El residuo de triptófano está poco expuesto al disolvente y, al estudiar su disposición en la estructura (Figura 51), se comprueba que la zona expuesta el disolvente corresponde a una arista de la cadena lateral, disposición relacionada con la asignación concluida en los experimentos de fluorescencia. Además, este residuo forma un enlace por puente de hidrógeno con el residuo Lys69 (Figura 51), que explica los resultados obtenidos en los experimentos de atenuación de fluorescencia presentados en las Figuras 40 y 41, y está rodeado de otros residuos positivos como Lys125. La posición estructural de este residuo de triptófano formando parte del núcleo estructural de la proteína le permite actuar como una buena sonda para el estudio de cambios conformacionales que puedan ocurrir en el interior de la estructura de PsbQ. La exposición al disolvente de los residuos de tirosina según la estructura 3D (Tabla XVIII) muestra que son dos las tirosinas con poca accesibilidad al disolvente, Tyr133 y Tyr134, que está de acuerdo con los resultados obtenidos en los experimentos de absorción presentados (Figura 38). La predicción del plegamiento de PsbQ por threading coincide con la estructura 3D obtenida por cristalografía de rayos-X (Figura 50B). Por threading no se pudo obtener una predicción 3D de los primeros 45 residuos, aunque los programas de predicción de estructura secundaria por redes neuronales predijeron la presencia de dos pequeñas bandas-β en esta zona (Figura 30). La predicción de 4 α-hélices de la zona C-terminal por redes neuronales y su disposición en forma de haz invertido por threading ha sido, en este trabajo, acertada indicando que los métodos computacionales son herramientas útiles como primera aproximación al conocimiento de la estructura de esta proteína. La desviación RMS del esqueleto carbonado entre ambas estructuras es menor a 1.5 Å. Además de las diferencias esperadas en relación con la disposición de las cadenas laterales, hay diferencias apreciables entre la longitud de las hélices predichas y las realmente presentes en la estructura. Es conocido que los lazos son difíciles de predecir debido a su flexibilidad. En el modelo propuesto por threading para PsbQ los lazos que conectan las hélices 1-2 y hélices 3-4 son cortos (5 residuos), mientras que el que une las hélices 2-3 es más largo (8 residuos); la estructura real muestra que la longitud de estos lazos es menor que la predicha (3-4 residuos). Estos lazos están cargados (Figura 32) y
Discusión expuestos al disolvente y, por su alta conservación en la familia de secuencias de PsbQ, podrían estar implicados en la interacción electrostática de PsbQ al PSII. En la Figura 51 se muestra la distribución de residuos totalmente conservados y determinantes de familia en plantas superiores (Figura 27 y Tabla V) sobre la estructura 3D obtenida por cristalografía de rayos-X. Es interesante la acumulación de estos residuos en una "cara" de la proteína, donde además se encuentra una gran acumulación de residuos positivos (Figura 52), zona que podría ser, al menos en parte, responsable de su interacción con el PSII, cuya cara expuesta al lumen se sugiere cargada negativamente (Akerlund et al, 1979). Estudios de reconstitución de la proteína PsbQ al PSII indican que esta subunidad está relacionada con el ion Cl - (Akabori et al, 1984). Se ha comprobado que este ion se une a múltiples sitios del OEC (Coleman, 1990). Los sitios de unión potenciales del ion Cl - en proteínas incluyen cadenas laterales de residuos de histidina, lisina, arginina, los grupos alfa-amino terminales y cofactores metálicos. De esta manera, la alta acumulación de residuos de lisina en PsbQ podría estar relacionada con una interacción con el ion Cl - . Además, se ha encontrado que los residuos de lisina pueden participar en la unión de H + , proceso en el que estaría implicado el ion Cl - , estabilizando la carga de la población flotante de H + , y estabilizando a su vez la protonación transitoria de las cargas positivas implicadas. Por tanto, la relación experimental encontrada entre el ion Cl - y la proteína PsbQ, con alta acumulación de residuos de lisina, podría estar involucrada en el secuestro de H + , procedentes del sistema de fotolisis del agua. Así pues, la proteína PsbQ podría formar parte de uno de los caminos hidrofílicos que comunican el centro catalítico del OEC con el lumen. Recientemente se ha propuesto un camino hidrofílico de estas características en la subunidad PsbO, en el que residuos aspártico y glutámico conducirían las salida de H + hasta el lumen (Ferreira et al, 2004). 3. Estabilidad conformacional de PsbQ La conformación nativa de una proteína, que está relacionada con su función biológica, es debida a la participación y compensación de diferentes fuerzas covalentes y no covalentes como son los puentes de hidrógeno, las interacciones de van der Waals, los efectos electrostáticos, el efecto hidrofóbico, etc. La perturbación de estas fuerzas da lugar a la desnaturalización de la proteína, con la consecuente pérdida completa o parcial de la estructura además de su función biológica. 151
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