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AmpDh2, una proteasa dependiente de Zn, es un factor de virulencia de Pseudomonas aeruginosa, un problemático patógeno humano. Hasta el momento se desconoce el mecanismo por el cual la proteasa está involucrada en la virulencia, pero se sabe que está implicada en el reciclaje de la pared bacteriana. Una investigación dirigida por el Instituto de Química-Física Rocasolano y la University of Notre Dame (Indiana, USA) ha proporcionado avances en el mecanismo de acción de la AmpDh2. Se investigó la reacción de AmpDh2 con la pared bacteriana y se caracterizaron nueve distintos productos mediante LC/MS/MS (cromatrografía líquida acoplada a espectrómetros de masa en tándem). La enzima hidroliza tanto cadenas únicas como conectadas con péptidos. Se resolvieron tres estructuras cristalográficas a alta resolución, la de la apo-enzima y las de dos complejos con los productos de la reacción. Las estructuras muestran cómo la proteína dimérica interacciona con la cara interna de la membrana externa de la bacteria y como la superficie del diméro puede acomodar una doble cadena de peptidoglicano conectada por péptidos. En este trabajo hemos por tanto, revelado la naturaleza de las reacciones de AmpDh2 con el sáculo bacteriano y hemos determinado la estructura de la enzima que revela la importancia del dímero para acomodar largos segmentos de la pared bacteriana. El presente estudio muestra, por primera vez y a resolución atómica, las características estructurales de etre factor de virulencia de P. areruginosa en las reacciones que lleva a cabo y que son las bases de su manifestación de virulencia.
Referencia:
Siseth Martínez-Caballero, Mijoon Lee, Cecilia Artola-Recolons, César Carrasco-López, Dusan Hesek, Edward Spink, Elena Lastochkin, Weilie Zhang, Lance M. Hellman, Bill Boggess, Shahriar Mobashery* and Juan A. Hermoso*
Reaction products and the X-ray structure of AmpDh2, a virulence determinant of Pseudomonas aeruginosa.
Journal of the American Chemical Society (2013) 135, - (in press) (doi:10.1021/ja405464b)
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Usualmente se considera que las superficies de los óxidos son pocos reactivas, incluso cuando están catalizando reacciones químicas. Pero investigadores del Instituto de Química-Física “Rocasolano” en estrecha colaboración con los investigadores de Sandia National Labs (EE.UU), mostraron que esta opinión es incorrecta para la magnetita (Fe3O4), un importante catalizador utilizado industrialmente en la producción de hidrogeno (WGSR). La microscopía de electrones de baja energía (LEEM) revela, en tiempo real, que los escalones de la superficie de la magnetita avanzan continuamente durante la exposición a oxígeno. El hierro necesario para el crecimiento de nueva magnetita viene del interior del material. En el articulo que se acaba de publicar en el JACS se explica que la primera etapa de oxidación, la adsorción de oxígeno, ocurre uniformemente sobre las terrazas de magnetita, en contraste con la suposición común en catálisis heterogénea, que las reacciones redox ocurren en los escalones de la superficie. Además, esta investigación establece que los ciclos redox catalítico en la magnetita no implican crear y destruir vacantes de oxígeno, como se supone usualmente, sin embargo los ciclos catalíticos evolucionan a través de la formación de vacantes de hierro que migran hacia el interior del cristal.
(a-d) Imágenes de microscopía de electrones de baja energía de Fe3O4(100) expuesta a O2. Las bandas en contraste claros/oscuros representan las terrazas atómicas del cristal de magnetita. Las líneas rojas muestran el avance de un escalón. Campo de visión = 20 µm. (e) Topografía de escalón espiral. (f) Modelo de crecimiento de Fe3O4 (100) en la superficie.
(e)
Shu Nie,1 Elena Starodub,1 Matteo Monti,2 David Siegel,1 Lucía Vergara,2 Farid El Gabaly,1 Norman Bartelt,1 Juan de la Figuera,2 and Kevin McCarty1, Insight into magnetite’s redox catalysis from observing surface morphology during oxidation, J. Am. Chem. Soc., in press (2013). 1 = SNL, 2 = IQFR
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Un grupo del IQFR ha determinado el mecanismo de inhibición de Uracil DNA Glicosilasa (UDG), una enzima esencial para la reparación del DNA dañado en las células. Este trabajo ha sido realizado en colaboración con un grupo del CBMSO (CSIC-UAM).
UDG es la primera enzima que actúa dentro de una vía de reparación del DNA denominada BER, detectando la presencia de uracilos. Una vez detectados, los uracilos son eliminados por UDG permitiendo a otras enzimas continuar la cadena de reparación. Se han identificado un grupo de proteínas inhibidoras de UDG, como es el caso de p56 producida por determinados fagos como posible mecanismo de defensa.
El trabajo realizado muestra que p56 mimetiza el DNA bloqueando el centro activo de UDG. Además, la estructura del complejo ha revelado el patrón de reconocimiento específico entre UDG y p56 que explica la falta de reactividad cruzada entre p56 y otras proteínas que unen DNA. Por tanto, nuestros resultados nos permiten entender las bases moleculares del bloqueo de UDG como mecanismo utilizado por algunos virus para su proliferación. Además, son un paso adelante en el posible uso de p56 como agente antiviral contra determinadas infecciones producidas por herpes y poxvirus.
Publicación:
José Ignacio Baños-Sanz, Laura Mojardín, Julia Sanz-Aparicio, José M. Lázaro, Laurentino Villar, Gemma Serrano-Heras, Beatriz González*, and Margarita Salas*.
Crystal structure and functional insights into uracil-DNA glycosylase inhibition by phage ϕ29 DNA mimic protein p56
Nucl. Acids Res. 2013 doi:10.1093/nar/gkt395
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Investigadores del IQFR (J.Z. Dávalos, A. Guerrero, J. Gonzalez, A. Chana) en colaboración del Prof. T. Baer (University of North Carolina-USA) han determinado la acidez (GA) - en fase gaseosa- de grupos locales (hidroxilo y carboxilo) en ácidos hidroxicinámicos, aplicando el método cinético (EKM) en un espectrómetro de masas con fuente “electrospray” (ESI). Los ácidos hidroxicinámicos (como el cumárico o cafeico) son compuestos que se encuentran en sistemas biológicos (sobre todo del reino vegetal) en forma de ésteres de ácidos orgánicos o glucósidos; enlazados a proteínas o como ácidos libres.
La contribución más importante de este trabajo ha sido mostrar que es posible determinar las acideces (GAs) o las basicidades (GBs) –en fase gaseosa- en diversos sitios del desprotonación o de protonación en una misma molécula, solamente mediante un control cuidadoso de las condiciones experimentales en ESI; dado que la determinación de GA o GB de moléculas monofuncionales es mas bien habitual.
Este trabajo abre la implementación de nuevas metodologías experimentales (p. ejm. usando ESI-MS) que permiten obtener y cuantificar de modo preciso y fiable propiedades termodinámicas (como GA o GB) de diversos grupos locales dentro de una molécula multifuncional.
Referencia: Gas phase acidity measurement of local acidic groups in multifunctional species: Controlling the binding sites in hydroxycinnamic acids, A. Guerrero, T. Baer, A. Chana, F.J. González, and J.Z. Dávalos, J. Amer. Chem. Soc. (2013) DOI:10.1021/ja400571r
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La Tesis titulada Electrocatalysis and surface nanostructuring: atomic ensemble effects and non-covalent interactions, cuya autora es la Dra. María Escudero Escribano, y que se realizó en el Instituto de Química Física "Rocasolano" bajo la dirección del Dr. Angel Cuesta Ciscar, ha recibido el Premio a la Mejor Tesis Doctoral de la Comunidad de Madrid del curso 2011-2012, otorgado por la Sección Territorial de Madrid de la Real Sociedad Española de Química (RSEQ). La investigación se basó en el uso de electrodos de Pt(111) modificados con cianuro con el fin de estudiar el papel de los agrupamientos atómicos en electrocatálisis y fabricar nanoestructuras basadas en un patrón molecular. La Tesis se puede descargar de Digital CSIC(http://hdl.handle.net/10261/42378).
