Ligation and Reactivity of Methionine-Oxidized Cytochrome c.
Ligation and Reactivity of Methionine-Oxidized Cytochrome c.
复制标题
甲硫氨酸氧化细胞色素的连接和反应性 c．
DOI：
10.1021/acs.inorgchem.8b00010
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发表时间：
2018
影响因子：
4.6
通讯作者：
Pletneva,EkaterinaV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhong,Fangfang;Pletneva,EkaterinaV
Met80 是细胞色素 (cytc) 中的血红素铁配体之一，很容易被几种生物相关氧化剂氧化为 Met 亚砜 (Met-SO)。这种修饰被认为会影响这种金属蛋白的电子转移 (ET) 和细胞凋亡功能。 Met 氧化细胞色素 (Met-SO cytc) 中血红素铁的配位对于这两种功能至关重要，但仍不清楚。我们通过电子吸收、NMR 和 EPR 光谱研究以及动力学研究和突变分析来鉴定酵母iso-1 Met-SO 细胞色素中的血红素铁配体。与天然细胞色素的碱性形式类似，Lys73 和 Lys79 与 Met80 氧化蛋白中的三价血红素连接，但这种配位发生在 pH 值低得多的情况下。亚铁血红素通过 Met-SO 连接，这意味着修饰蛋白中存在氧化还原连接的配体开关。使用模型肽微过氧化物酶-8 进行的结合研究为连接的改变以及多肽包装在天然和 Met-SO 细胞色素中的作用提供了理论依据。咪唑结合实验表明，K73A/K79G/M80K (M80K#) 和 Met-SO 中赖氨酸与铁血红素的解离比限制天然细胞色素中 Met80 替代的血红素袋的打开慢 3 个数量级以上。 Lys-to-Met-SO 配体取代门控 Met-SO 铁细胞与 Co(terpy)22+ 的 ET。由于 Lys 解离步骤缓慢，ET 反应虽然缓慢但可能，但不可切换的 M80A 和 M80K# 则不然。酸性条件导致 Met-SO cytc 中的水配体取代赖氨酸 (pKa= 6.3 ± 0.1)，从而增加蛋白质的内在过氧化物酶活性。这种 pH 驱动的配体开关可能是在凋亡细胞中增强细胞特异性过氧化物酶功能的机制。
Met80, one of the heme iron ligands in cytochromec(cytc), is readily oxidized to Met sulfoxide (Met-SO) by several biologically relevant oxidants. The modification has been suggested to affect both the electron-transfer (ET) and apoptotic functions of this metalloprotein. The coordination of the heme iron in Met-oxidized cytc(Met-SO cytc) is critical for both of these functions but has remained poorly defined. We present electronic absorption, NMR, and EPR spectroscopic investigations as well as kinetic studies and mutational analyses to identify the heme iron ligands in yeastiso-1 Met-SO cytc. Similar to the alkaline form of native cytc, Lys73 and Lys79 ligate to the ferric heme iron in the Met80-oxidized protein, but this coordination takes place at much lower pH. The ferrous heme iron is ligated by Met-SO, implying the redox-linked ligand switch in the modified protein. Binding studies with the model peptide microperoxidase-8 provide a rationale for alterations in ligation and for the role of the polypeptide packing in native and Met-SO cytc. Imidazole binding experiments have revealed that Lys dissociation from the ferric heme in K73A/K79G/M80K (M80K#) and Met-SO is more than 3 orders of magnitude slower than the opening of the heme pocket that limits Met80 replacement in native cytc. The Lys-to-Met-SO ligand substitution gates ET of ferric Met-SO cytcwith Co(terpy)22+. Owing to the slow Lys dissociation step, ET reaction is slow but possible, which is not the case for nonswitchable M80A and M80K#. Acidic conditions cause Lys replacement by a water ligand in Met-SO cytc(pKa= 6.3 ± 0.1), increasing the intrinsic peroxidase activity of the protein. This pH-driven ligand switch may be a mechanism to boost peroxidase function of cytcspecifically in apoptotic cells.
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