Conservation and mechanism of the methionine reductase C family

Abstract

La oxidación de metionina a metionina sulfóxido (MSO) es revertida por metionina sulfóxido reductasas (Msr), un conjunto de 6 familias de enzimas evolutivamente no relacionadas que convergen en esta actividad. MsrA, B y C tienen un mecanismo tiol-dependiente, que inicia con un ataque nucleofílico por parte de la cisteína catalítica sobre el grupo sulfóxido, seguida por la formación de un intermediario ácido sulfénico que se resuelve por intercambio tiol-disulfuro. Si bien los mecanismos de MsrA y B han sido estudiados más extensamente, el mecanismo de MsrC no está del todo claro, en parte porque hay MsrC de tipo I y II, con diferente conservación de residuos. Con el objetivo de ahondar en el mecanismo de MsrC, combinamos acercamientos in vitro e in vivo. Primeramente se exploró la conservación y secuencias de la familia MsrC como un subconjunto de proteínas con dominio GAF conservadas en la mayoría de procariotas y unos pocos eucariotas. Luego, se usó un sistema in vivo que vuelve a la actividad Msr esencial para el crecimiento bacteriano para, de esta forma, estudiar el mecanismo de la MsrC de E. coli y de otras especies procariotas. Se determinó que EcMsrC sólo requiere un residuo de Cys para ser activa, sugiriendo un mecanismo monotiol dependiente de GSH en lugar de Trx, como sí lo es para MsrA y MsrB, un descubrimiento confirmado in vivo usando cepas de E. coli K.O. para trxB (tiorredoxina reductasa) o gor (glutatión reductasa). Más allá del rol catalítico de EcMsrC, hay evidencia de que la misma impacta el crecimiento y la expresión génica.