Proteína hierro-azufre de alto potencial

Las proteínas hierro-azufre de alto potencial (HIPIP) son una clase de proteínas hierro-azufre . ^{[ 2 ]} Son ferredoxinas que participan en la transferencia de electrones en bacterias fotosintéticas, así como en Paracoccus denitrificans .

Las proteínas HiPIP son pequeñas y suelen contener entre 63 y 85 residuos de aminoácidos . Sus secuencias presentan una variación significativa. Como se muestra en la siguiente representación esquemática, el clúster de hierro-azufre está unido a cuatro residuos de cisteína conservados. ^{[ 3 ]}

 [Clúster 4Fe-4S] | | | | xxxxxxxxxxxxxxxxxxxCxCxxxxxxCxxxxxCxxxx

C: residuo de cisteína conservado involucrado en la unión del núcleo 4Fe-4S. ^{[ 4 ]}

Los clústeres [Fe ₄ S ₄ ] son ​​cofactores abundantes de las metaloproteínas. ^{[ 5 ]} Participan en secuencias de transferencia de electrones. La estructura central del clúster [Fe ₄ S ₄ ] es un cubo con vértices Fe y S alternados. Estos clústeres existen en dos estados de oxidación con un pequeño cambio estructural. Se conocen dos familias de clústeres [Fe ₄ S ₄ ]: la familia de la ferredoxina (Fd) y la familia de la proteína hierro-azufre de alto potencial (HiPIP). Tanto HiPIP como Fd comparten el mismo estado de reposo: [Fe ₄ S ₄ ] ²⁺ , que tienen las mismas características geométricas y espectroscópicas. Las diferencias surgen cuando se trata de su estado activo: HiPIP se forma por oxidación a [Fe ₄ S ₄ ] ³⁺ , y Fd se forma por reducción a [Fe ₄ S ₄ ] ⁺ .

${\displaystyle {\ce {{\underset {(para\ HiPIP)}{[Fe4S4]^{3}+}}<=>[{\ce {oxidación}}]{\underset {(estado\ de\ reposo)}{[Fe4S4]^{2}+}}<=>[{\ce {reducción}}]{\underset {(para\ Fd)}{[Fe4S4]+}}}}}$

_{Los diferentes estados de} oxidación se explican por las proteínas que se combinan con el clúster [Fe₄S₄]. El análisis de datos cristalográficos sugiere que HiPIP es capaz de conservar su estado de oxidación más alto _al formar menos enlaces de hidrógeno con el agua. El plegamiento característico de las proteínas envuelve el clúster [Fe₄S₄ _{] en un núcleo hidrofóbico} , pudiendo formar solo unos cinco enlaces de hidrógeno conservados con los ligandos del clúster desde la cadena principal. En contraste, la proteína asociada con las Fd permite que estos clústeres contacten con el disolvente, lo que resulta en 8 interacciones de enlaces de hidrógeno de la proteína. La proteína se une a Fd a través de la estructura conservada CysXXCysXXCys (X representa cualquier aminoácido). [ ^{6 ] Además , la estructura proteica única y las interacciones dipolares del péptido y el} agua intermolecular contribuyen a proteger el clúster [Fe₄S₄ _] ³⁺ _del ataque de donadores de electrones externos aleatorios, lo que lo protege de la hidrólisis .

Los análogos de HiPIP se pueden sintetizar mediante reacciones de intercambio de ligandos de [Fe ₄ S ₄ {N(SiMe ₃ ) ₂ } ₄ ] ⁻ con 4 equivalentes de tioles (HSR) de la siguiente manera:

[Fe ₄ S ₄ {N(SiMe ₃ ) ₂ } ₄ ] ⁻ + 4RSH → [Fe ₄ S ₄ (SR) ₄ ] ⁻ + 4 HN(SiMe ₃ ) ₂

El clúster precursor [Fe ₄ S ₄ {N(SiMe ₃ ) ₂ } ₄ ] ⁻ puede sintetizarse mediante una reacción en un solo paso de FeCl ₃ , NaN(SiMe ₃ ) ₂ , y NaSH. La síntesis de análogos de HiPIP puede ayudar a comprender los factores que causan la variedad redox de HiPIP. ^{[ 7 ]}

Las HiPIP participan en numerosas reacciones de oxidación en los organismos, y son especialmente conocidas en bacterias anaeróbicas fotosintéticas, como Chromatium y Ectothiorhodospira . Las HiPIP son proteínas periplásmicas en bacterias fotosintéticas. Actúan como transportadores de electrones en el flujo cíclico de electrones entre el centro de reacción fotosintético y el complejo citocromo bc1 _. Otras reacciones de oxidación en las que participan las HiPIP incluyen la catálisis de la oxidación de Fe(II), la donación de electrones a la reductasa y la aceptación de electrones para algunas enzimas oxidantes de tiosulfato . ^{[ 8 ]}

• PDOC00515 - Proteínas hierro-azufre de alto potencial en PROSITE

• Nogi T, Fathir I, Kobayashi M, Nozawa T, Miki K (2000). "Estructuras cristalinas del centro de reacción fotosintética y de la proteína hierro-azufre de alto potencial de Thermochromatium tepidum: termoestabilidad y transferencia de electrones" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 97 (25): 13561– 13566. Bibcode : 2000PNAS...9713561N . doi : 10.1073/pnas.240224997 . PMC 17615. PMID 11095707 .