The effect of anions on azide binding to myoglobin: an unusual functional modulation (Articolo in rivista)

Type
Label
  • The effect of anions on azide binding to myoglobin: an unusual functional modulation (Articolo in rivista) (literal)
Anno
  • 2002-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
Alternative label
  • M. Cristina De Rosa; Claudia Bertonati; Bruno Giardina; Enrico Di Stasio; Andrea Brancaccio (2002)
    The effect of anions on azide binding to myoglobin: an unusual functional modulation
    in Biochimica et biophysica acta. Protein structure and molecular enzymology
    (literal)
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  • M. Cristina De Rosa; Claudia Bertonati; Bruno Giardina; Enrico Di Stasio; Andrea Brancaccio (literal)
Pagina inizio
  • 341 (literal)
Pagina fine
  • 352 (literal)
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  • L'applicazione congiunta di studi funzionali e tecniche di modellistica molecolare ha consentito l'individuazione di un meccanismo molecolare che è alla base di una singolare modulazione eterotropica della mioglobina. Il meccanismo proposto nel lavoro verrebbe così a confermare l'ipotesi recente che la mioglobina può comportarsi come un enzima allosterico relativamente alla sua funzione di concentrare ed orientare molecole biatomiche quali NO e CO. (literal)
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  • 1594 (literal)
Rivista
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  • La mioglobina (Mb) è un tipico esempio di proteina monomerica che non presenta una significativa modulazione funzionale omotropica ed eterotropica. Malgrado i cambiamenti conformazionali che si verificano nella Mb a seguito dell’ interazione con i ligandi siano estremamente ridotti, soprattutto se confrontati con le corrispondenti variazioni strutturali terziarie di ciascuna subunità dell’emoglobina, è nota la correlazione tra i moti conformazionali della Mb e la sua funzione. La possibilità di modulare l’affinità di legame nella Mb ha suggerito lo studio dell’effetto di alcuni anioni sulle proprietà di legame dell’ azide (N3-) nella mioglobina ferrica di capodoglio e di cavallo. Sorprendentemente abbiamo notato come alcuni anioni possano agire da effettori eterotropici della Mb riducendo l’affinità della proteina per l’azide secondo l’ordine : ClO4- = I- > Br- > Cl- and SO42-, ordine che riflette l’aumento della densità di carica. Al fine di investigare il meccanismo molecolare responsabile della riduzione dell’affinità di legame per l’azide nella Mb abbiamo cercato di individuare i siti di legame energeticamente più favorevoli per gli anioni nella proteina mediante il programma di chimica computazionale GRID. I risultati teorici suggeriscono l’ipotesi che ioni caotropi legandosi in prossimità del lato distale dell’eme possano variare il potenziale elettrostatico della regione di legame dell’azide in tal modo riducendone l’affinità di legame. (literal)
Note
  • ISI Web of Science (WOS) (literal)
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  • Institute of Chemistry and Clinical Chemistry, and C.N.R. Centre of Receptor Chemistry, Catholic University of Rome, Largo F. Vito 1, 00168 Rome, Italy (literal)
Titolo
  • The effect of anions on azide binding to myoglobin: an unusual functional modulation (literal)
Abstract
  • The effect of increasing concentrations of several anions on the azide (N3 3 ) binding properties of sperm whale and horse ferric myoglobin has been studied. Surprisingly, a number of anions may act as heterotropic effectors, decreasing the affinity of myoglobins for N3 3 , in the following order: ClO3 4 =I3 sBr3 sCl3 and SO23 4 , which mirrors the increase in their charge density. The largest effects were measured using ClO3 4 and I3, which produce a 4-fold and 8-fold reduction of the N3 3 binding affinity in horse and sperm whale myoglobins, respectively. A dissociation equilibrium constant (Kd) ranging from 150 to 250 mM was estimated for ClO3 4 and I3 binding to myoglobins. In order to analyse the molecular mechanism producing the reduction of the N3 3 binding affinity to ferric myoglobin, the potential anionic binding sites within ferric myoglobin were investigated by a molecular modelling study using the program Grid. Analysis of the theoretical results suggests two particularly favourable binding sites: the first, next to the distal side of the haem, whose occupancy might alter the electrostatic potential surrounding the bound N3 3 ; the second, involving residues of helices B and G which are far from the haem iron atom, thus implying a long range effect on the bound N3 3 . Based on the evidence that no significant conformational changes are found in the three-dimensional structures of N3 3 -free and N3 3 -bound myoglobin and on previous results on N3 3 binding to ferric myoglobin mutants in CD3 positions, we favour the first hypothesis, suggesting that the functional heterotropic modulation of monomeric myoglobin is mainly depending on a decrease of the positive charge density induced by the binding of anions to the haem distal side. (literal)
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