Las ROS, como el superóxido y el peróxido de hidrógeno, se producen como subproductos naturales del metabolismo celular y cuando las células se exponen a factores estresantes externos como radiación y toxinas. Si bien las ROS desempeñan un papel en la señalización y la inmunidad celular, niveles excesivos pueden causar estrés oxidativo y dañar las proteínas, los lípidos y el ADN, lo que provoca la muerte celular y diversas enfermedades.
Uno de los principales mecanismos de defensa contra el daño oxidativo involucra enzimas antioxidantes como las superóxido dismutasas (SOD). En particular, la manganeso superóxido dismutasa (MnSOD), ubicada en la matriz mitocondrial, es una enzima crítica que cataliza la conversión del radical superóxido en peróxido de hidrógeno y oxígeno.
A pesar de la importancia de la MnSOD en la protección de las células del daño oxidativo, el mecanismo molecular detallado mediante el cual lleva a cabo esta función no está claro. Para descubrir estos secretos, un equipo internacional de científicos dirigido por investigadores del Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles (CSRS) y el Instituto de Biología Molecular y Genética (IMBG) se propusieron determinar la estructura de la MnSOD humana.
Utilizando técnicas de microscopía crioelectrónica de última generación, los investigadores visualizaron con éxito la estructura de la MnSOD humana con una resolución de 2,8 Å. Esta estructura de alta resolución reveló la disposición precisa de los átomos de la proteína y proporcionó una comprensión detallada de su arquitectura molecular.
Los investigadores descubrieron que la MnSOD humana forma una estructura homotetramérica, con cuatro subunidades idénticas dispuestas en forma tetraédrica. Esta organización crea un sitio activo en la interfaz de cada par de subunidades, donde tiene lugar la reacción de conversión de superóxido.
Además, la estructura reveló una región de bucle flexible cerca del sitio activo que sufre cambios conformacionales al unirse al sustrato. Este cambio conformacional permite a la proteína capturar eficientemente moléculas de superóxido y catalizar su conversión, mejorando su función protectora contra el estrés oxidativo.
Los hallazgos de este estudio proporcionan información importante sobre el mecanismo molecular de la MnSOD para proteger las células contra el daño oxidativo. Comprender estos detalles estructurales y mecanicistas podría allanar el camino para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para mejorar la resistencia celular al estrés oxidativo y combatir las enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo.
El estudio, titulado "La estructura crio-EM de la superóxido dismutasa de manganeso humana revela el mecanismo molecular de la conversión de superóxido", se publicó en la revista Nature Communications.
