Estudi de l'especificitat metàl·lica i del papers dels lligands sulfur en metal·lotioneïnes (MTS) de diversos organismes

Resumen

Les Metal·lotioneïnes (MTs) són unes metal·loproteïnes de baix pes molecular (60-100 aa) amb un elevat contingut en residus de cisteïna, les quals els confereixen la capacitat d'enllaçar metalls pesants. Ara bé, existeixen altres lligands tant proteics (histidines) com no proteics (sulfurs àcid-làbils i clorurs) que també poden participar en la coordinació metàl·lica. Si bé se les ha relacionat amb diferents funcions dins de l'organisme (detoxificació enfront de metalls pesants, homeòstasi de Zn i Cu, funcions antioxidants i antiapoptòtiques, etc), encara es treballa intensament per determinar la seva funcionalitat específica. Aquest fet ha dificultat la seva classificació, de manera que fins a l'actualitat se n'han fet diferents propostes. La més recent es centra en la preferència metàl·lica de les MTs envers els ions essencial Zn(II) i Cu(I). Aquests ions, amb comportaments coordinants clarament diferenciats, probablement determinen estructures diferents per als complexos M-MT, les quals, tenint en compte la relació estructura/funció, segurament porten a funcions diferenciades per a les anomenades Zn- i Cu-tioneïnes.Amb l'objectiu d'aprofundir en el coneixement actual d'aquestes proteïnes, en aquesta Tesi Doctoral s'han estudiat un elevat número de MTs de diversos organismes, tant d'animals (nematodes i mol·luscos) com de planta (alzina surera) i de llevat.Els treballs realitzats amb les metal·lotioneïnes CeMT1 i CeMT2 del nematode C.elegans han permès conèixer amb més detall el paper que juguen els aminoàcids histidina en la coordinació metàl·lica en les MTs i com aquests aminoàcids determinarien el caràcter de Zn-tioneïna d'una MT.Els treballs realitzats amb la MT de planta (QsMT de l'alzina surera Q.suber) han permès aprofundir en el coneixement actual sobre el paper dels lligands sulfur àcid-làbils en les MTs recombinants, observant-se que aquests lligands augmenten la capacitat coordinant de QsMT enfront el Cd(II). Per altra banda, gràcies a la purificació d'una MT nativa de llevat (Cup1) s'ha demostrat que els agregats metall-MT d'aquesta proteïna també contenen anions sulfurs àcid-làbils, de manera que aquests lligands es troben presents en les metal·lotioneïnes natives i per tant no són un artefacte de la síntesi recombinant a partir de cèl·lules de bacteri, tal i com alguns especialistes en el camp havien proposat.Un dels punts forts d'aquesta Tesi Doctoral ha estat l'estudi de la reactivitat de les MTs enfront els radicals reductors, on s'ha demostrat per primera vegada que els radicals reductors poden causar la desulfurització dels aminoàcids cisteïna i metionina de les MTs causant danys a les membranes cel·lulars.Per últim, gràcies a l'estudi d'un considerable nombre de MTs de diversos organismes, s'ha pogut refinar la classificació anterior de les MTs per part d'aquest grup de recerca en Zn-tioneïnes i Cu-tioneïnes, demostrant que existeix una gradació entre aquests dos grups, formant un grup amb característiques intermèdies que podrien comportar-se com a Cu- o Zn-tioneïnes depenent de les necessitats específiques de la cèl·lula.