Elucidation of the Functional Redox Behavior of Fumarate Reductase from Shewanella frigidimarina by NMR

M. Pessanha, Carlos Alberto Gomes Salgueiro, E. L. Rothery, S. K. Chapman, R. O. Louro, D.L. Turner, A. V. Xavier, C. S. Miles, G. A. Reid

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

Abstract

Abstract: NMR spectroscopy has been applied with great success to study electron transfer proteinswith multiple redox centers. This study aimed to elucidate the redox behavior the enzyme fumaratereductase from Shewanella frigidimarina and particularly to reveal the electron transfer mechanismfrom the N-terminal domain to the active center. We developed a new strategy encompassing theacquisition of 1H-EXSY bidimensional spectra for observation of chemical exchange connectivities inpartially oxidized samples of fcc3, estimation of the paramagnetic chemical shifts expected for theheme substituents and their comparison with NMR spectra obtained in the fully oxidized protein. Thisstudy allowed obtaining the order of oxidation of the different groups (II-I-III, IV) and gave insights ofthe functional mechanisms that allow fcc3 to efficiently transfer electrons from the N-terminal domainto the active center.

Resumo: A espectroscopia de RMN tem sido aplicada com grande sucesso no estudo de proteínas
de transferência eletrônica, contendo múltiplos centros redox. O objetivo deste estudo consistiu na
elucidação do comportamento redox desta enzima, e em particular, na elucidação do mecanismo de transferência dos elétrons desde o domínio N-terminal até ao centro ativo. Foi utilizada uma nova estratégia que englobou a aquisição de espectros bidimensionais 1H-EXSY para observação de
correlações de permuta química em amostras parcialmente oxidadas de fcc3, estimativas dos desvios paramagnéticos esperados para os substituintes hémicos e a sua comparação com espectros de RMN obtidos na forma totalmente oxidada. Neste estudo foi possível obter inequivocamente a ordem de oxidação dos diferentes grupos hemo (II-I-III,IV) e elucidar os mecanismos funcionais que permitem à enzima transferir eficazmente os elétrons desde o domínio N-terminal até o centro ativo.
Original languageEnglish
Pages (from-to)27-31
Number of pages5
JournalAnnals of Magnetic Resonance
Volume4
Issue number1-2
Publication statusPublished - 2005

Keywords

  • Shewanella
  • fumarate reductase
  • electron transfer
  • multiheme
  • NMR

Fingerprint

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