Caratterizzazione biochimica della superossido dismutasi dell'eubatterio psicrofilo Pseudoalteromonas haloplanktis: ruolo regolatorio di un residuo di cisteina molrto reattivo

La superossido dismutasi (SOD) è un enzima ubiquitario che dismuta l’anione superossido in perossido di idrogeno e ossigeno molecolare, svolgendo un ruolo chiave nei meccanismi di difesa della cellula dai radicali tossici dell’ossigeno (ROS). La SOD purificata dall’eubatterio psicrofilo Pseudoalteromonas haloplanktis (PhSOD) è stata oggetto di caratterizzazione biochimica e funzionale, al fine di estendere le conoscenze sull’adattamento delle SOD alle basse temperature e di approfondire alcuni aspetti della regolazione funzionale di tale enzima. La PhSOD è un omodimero contenente Fe nel sito attivo e possiede un’elevata attività specifica, persino a basse temperature. La stabilità termica dell’enzima psicrofilo supera di molto la temperatura di crescita di P. haloplanktis, una caratteristica comune ad altre Fe- e Mn-SOD e che probabilmente riflette la tolleranza di tale enzima a vari tipi di stress ambientali. Tra le proprietà biochimiche dell’enzima psicrofilo quella che ha destato maggiore attenzione è stata l’elevata sensibilità al perossinitrito, un ROS che agisce da inattivatore fisiologico della Mn-SOD mitocondriale. Il bersaglio di tale ROS è la Tyr34, un residuo conservato in tutte le Fe- e Mn-SOD, situato nel canale di accesso al sito attivo dell'enzima. E’ stata determinata la struttura primaria della PhSOD, che mostra un’elevata percentuale di identità amminoacidica con la Fe-SOD di E. coli ed una significativa similarità anche con la Mn-SOD mitocondriale. Inoltre sulla PhSOD è stato identificato un unico residuo di cisteina altamente reattivo (Cys57), che forma un addotto covalente con il β-mercaptoetanolo in condizioni native e un ponte disolfuro inter-subunità in specifiche condizioni denaturanti. La modifica da parte del β-mercaptoetanolo riduce di poco l’attività dell’enzima e la sua stabilità termica, ma ha un significativo effetto sulla sensibilità al perossinitrito e sul grado di nitrazione delle tirosine, proteggendo quindi l’enzima dall’inattivazione. Proteine contenenti gruppi sulfidrilici molto reattivi sono bersaglio di modifica covalente da parte di tioli cellulari, come il glutatione, che giocano un ruolo chiave nella regolazione dello stato redox cellulare. In effetti la Cys57 forma un ponte disolfuro con il glutatione e tale modifica riduce significativamente la sensibilità dell’enzima verso il perossinitrito. E’ probabile che, in condizioni di stress ossidativo, la PhSOD sia gluationilata anche in vivo, assumendo quindi un ruolo chiave nella regolazione dello stato redox cellulare.