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Ver el documento (formato PDF)   Capdevila, Daiana A..  "Mecanismos de inducción y regulación de la función alternativa del citocromo c: fundamentos estructurales"  (2015-03-10)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
En esta Tesis Doctoral se abordó el estudio de la regulación funcional del citocromo c (Cyt); una hemoproteína multifuncional que se comporta como transportador electrónico mitocondrial y como enzima lipoperoxidasa en la activación de la muerte celular. Considerando sus funciones tan disímiles es de esperar que esta proteína esté fuertemente regulada, sin embargo el Cyt no forma parte de ninguna cadena de señalización. Para estudiar los factores que determinan su función se emplearon métodos espectroscópicos, electroquímicos y computacionales. Se investigaron los cambios de la estructura y función del Cyt debidos a la presencia de concentraciones fisiológicamente relevantes de especies reactivas de nitrógeno y oxígeno (NOS y ROS) y a la formación complejos con sistemas miméticos de sus receptores naturales. En primer lugar, se investigó el efecto de la adsorción sobre superficies de distinta naturaleza química; concluyendo que el Cyt se adsorbe sobre lípidos zwiteriónicos y aumenta su reactividad frente a ROS, en particular peróxido de hidrógeno. Esta especie oxida específicamente al ligando axial del hemo del Cyt cuando se encuentra unido a estos lípidos, dando como producto una peroxidasa estable. Por otro lado, se caracterizó el cambio estructural promovido por el tratamiento del Cyt con peroxinitrito. Se observó que la nitración de una de las tirosinas desencadena su deprotonación que está acoplada a un cambio de ligando Met/Lys, resultando en un aumento de actividad peroxidasa. Finalmente, se estudió como ambas modificaciones postraduccionales afectan la interacción con la cardiolipina y determinan la actividad del Cyt como enzima lipoperoxidasa. El conjunto de los resultados obtenidos sugieren que la regulación de la función alternativa del Cyt tiene un mecanismo cuyos actores principales son las interacciones con los lípidos de la membrana y las modificaciones postraduccionales debidas al estrés nitrooxidativo.

Abstract:
This Ph.D. Thesis is dedicated to disentangling the parameters that regulate Cytochrome c (Cyt); a highly conserved monohemic protein that serves as an electron shuttle in the respiratory chain and as a lipo-peroxidase during the early steps of apoptosis. Considering the multiple roles of Cyt, one would expect this enzyme to be tightly regulated. However, Cyt is not recognized as a target for any cellular signaling pathway. Spectroscopic, electrochemical, spectroelectrochemical and computational methods were employed to study the signaling events that determine Cyt function. The changes in the structure and function of Cyt due to the exposure to physiologically relevant concentrations of oxygen and nitrogen reactive species (ROS and NOS) and to the formation of biomimetic complexes were investigated. Part of the Thesis deals with the effect of adsorption on surfaces with different functionalities; our results suggest that Cyt is able to interact electrostatically with zwitterionic phospholipids increasing its reactivity towards ROS, particularly hydrogen peroxide. The rise of ROS that characterizes the initiation of apoptosis can specifically oxidize the axial ligand of the heme iron of Cyt bound to zwitterionic phospholipids, yielding a stable peroxidase. Furthermore, we studied the structural changes promoted by peronitrite-induced modifications of Cyt. We showed that nitration of Tyr74 induces Tyr deprotonation, which is coupled to Met/Lys axial ligand exchange, and results in a concomitant gain of peroxidatic activity. Finally, we characterize how both post-translational modifications affect Cyt interaction with cardiolipin and determine the lipo-peroxidase activity of the complex. Altogether, these results suggest that the regulation of Cyt function follows a mechanism where protein-membrane interactions and post-translational modifications induced by oxidative stress are the main actors.

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Registro:
Título : Mecanismos de inducción y regulación de la función alternativa del citocromo c: fundamentos estructurales     =    Mechanisms of induction and regulation of cytochrome c alternative function: structural aspects
Autor : Capdevila, Daiana A.
Director : Murgida, Daniel H.
Consejero : Hodak, José H.
Jurados : Trujillo Garré, Madia  ; De Prat Gay, Gonzalo  ; Doctorovich, Fabio A.
Año : 2015-03-10
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física
Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Inorgánica, Analítica y Química Física
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5653_Capdevila
Idioma : Español
Area Temática : Química / Química Biológica
Química / Electroquímica
Palabras claves : CITOCROMO C; MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES; HEMOPROTEINAS; APOPTOSIS; BIOELECTROQUIMICA; RAMAN; RAMAN RESONANTE; SERR; SERRS; ACTIVIDAD PEROXIDASA; ESTRES OXIDATIVO; ROS; NOS; CARDIOLIPINA; MONOCAPAS AUTOENSAMBLADAS; CAMPO ELECTRICO; CYTOCHROME C; POST-TRANSLATIONAL MODIFICATIONS; HAEMOPROTEINS; APOPTOSIS; BIOELECTROCHEMISTRY; RAMAN; RESONANCE RAMAN; SERS; SERRS; PEROXIDASE ACTIVITY; OXIDATIVE STRESS; ROS; NOS; CARDIOLIPIN; SELF-ASSEMBLED MONOLAYERS; ELECTRIC FIELD
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