Struktur-funksjonsstudier av ferredoksin-flavodoksin NADP+ oksidoreduktase 1 fra Bacillus cereus som en jern-opptak oksidoreduktase

Abstract

Bacillus cereus har tre enzymer som er annotert som ferredoksin-flavodoksin NADP+ oksidoreduktaser (FNRer). FNR3 er vist å redusere disulfidformen av bacillitiol, FNR2 er vist å effektivt redusere flavodoksiner, men det er enda ikke funnet noen god redokspartner til FNR1. FNR1 er vist å skille seg fra FNR2 ved å være del av en fylogenetisk undergruppe av tioredoksinreduktase-aktige FNRer hvor en konservert aromatisk residu i C-terminalen, som stabiliserer FAD-kofaktoren er erstattet med valin sammenlignet med FNR2-gruppen. Staphylococcus aureus har en nær homolog til FNR1 som deler den konserverte valinresiduen, som har blitt vist å kunne fungere som en jern-opptak-oksidoreduktase (IruO). IruO kan tilgjengeliggjøre jern for bakterier ved å redusere hemoksygenasene iron-regulated surface determinant (Isd)G og IsdI som degraderer hem, eller sideroforer. B. cereus har kun en homolog til IsdG, men ikke IsdI. I dette prosjektet har det blitt utført aktivitetsstudier for å undersøke om B. cereus FNR1 kan fungere som en IruO, og redusere IsdG for å degradere hem, ved bruk av UV-vis-spektroskopi. FNR1 og IsdG har blitt uttrykt og renset. Strukturen til IsdG er blitt løst ved bruk av proteinkrystallografi. IsdG viste å ha svært lik struktur i B. cereus og S. aureus, med ferredoksinfolding og de konserverte residuene Asn7, Trp67 og His77 i bindingssetet til hem. Aktivitetsstudiene viste at FNR1 kunne redusere IsdG for å degradere hem og tilgjengeliggjøre jern. FNR1 er anslått å ha evner i samme størrelsesorden til å redusere IsdG som til å redusere flavodoksiner. Aktivitetsstudiene tyder på at hem blir degradert ved først å redusere Fe(III) til Fe(II) og at det går via Fe(II)-O2 som i kanoniske hemoksygenaser.