Human Frataxin Folds Via an Intermediate State. Role of the C-Terminal Region

The aim of this study is to investigate the folding reaction of human frataxin, whose deficiency causes the neurodegenerative disease Friedreich’s Ataxia (FRDA). The characterization of different conformational states would provide knowledge about how frataxin can be stabilized without altering its functionality. Wild-type human frataxin and a set of mutants, including two highly destabilized FRDA-associated variants were studied by urea-induced folding/unfolding in a rapid mixing device and followed by circular dichroism. The analysis clearly indicates the existence of an intermediate state (I) in the folding route with significant secondary structure content but relatively low compactness, compared with the native ensemble. However, at high NaCl concentrations I-state gains substantial compaction, and the unfolding barrier is strongly affected, revealing the importance of electrostatics in the folding mechanism. The role of the C-terminal region (CTR), the key determinant of frataxin stability, was also studied. Simulations consistently with experiments revealed that this stretch is essentially unstructured, in the most compact transition state ensemble (TSE2). The complete truncation of the CTR drastically destabilizes the native state without altering TSE2. Results presented here shed light on the folding mechanism of frataxin, opening the possibility of mutating it to generate hyperstable variants without altering their folding kinetics.Fil: Faraj, Santiago Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Roman, Ernesto Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Santos, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Steady state kinetic analysis of Legionella pneumophila Cu+ transport ATPase: The activation by Cu+ and ATP )

P-type ATPases are a family of membrane proteins which couple ATPhydrolysis to the transport of substrates across biological membranes. Withinthem, Cu + -ATPases are the most widespread and conserved heavy metal iontransporting ATPases (PIB-ATPases). Its reaction cycle is assumed to bedescribed by the so-called Albers-Post model postulated for the most studied P-ATPases such as the Na + ,K + -ATPase or the Ca 2+ -ATPases. However, as somestructural and functional particularities arise for Cu + -ATPases, several authorsposit some doubts about their reaction cycle mechanism. The aim of our work isto perform a functional characterization of Legionella pneumophila Cu⁺-ATPase(LpCopA) by measuring steady state ATPase activity. Cu + -ATPase activity of theenzyme presents a maximum at ∼37ºC and pH 6.6-6.8. Phospholipids enhanceLpCopA Cu + -ATPase activity in a non-essential mode where optimal activity isachieved at an asolectin mole fraction of 0.15 and an amphiphile-protein ratio of~30000. As described for other P-ATPases, Mg 2+ acts as an essential activator.When evaluating the role of ATP and Cu + in the reaction cycle of LpCopA weobserved that ATPase activity increases as Cu + concentration increases with afunctional dependence that can be described by a sum of two hyperboles. Onthe other hand, the increment on ATP concentration in the reaction mediaproduces an increment of ATPase activity that can be described by a hyperbolaplus a constant value. Based on that, and the [Cu + ] and [ATP] dependencies ofthe best fitting parameters of the functions pointed above, we propose aminimal reaction scheme for LpCopA catalytic mechanism that contemplatestwo enzyme conformations with different affinities for ATP, enzymephosphorylation and binding of at least two Cu + ions with different affinities. Thismodel is compatible with the structural information available and the maincharacteristics of the reaction cycle models for the most characterized P-TypeATPases.Fil: Placenti, Maria Agueda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Roman, Ernesto Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina20th Internaitional Congress of the INternational Union for Pure Applied Biophysics; 50th Annual Meeting of the Brazilian Society for Biochemistry and Molecular Biology; 45th Congress of Brazilian Biophysics Society anda 13th Brazilian Society on Nuclear Biosciences CongressBrasilSociedade Brasileira de Bioquímica e Biología Molecula

Conformational changes produced by ATP binding to the plasma membrane calcium pump

The aim of this work was to study the plasma membrane calcium pump (PMCA) reaction cycle by characterizing conformational changes associated with calcium, ATP, and vanadate binding to purified PMCA. This was accomplished by studying the exposure of PMCA to surrounding phospholipids by measuring the incorporation of the photoactivatable phosphatidylcholine analog 1-O-hexadecanoyl-2-O-[9-[[[2-[125I]iodo-4-(trifluoromethyl-3H-diazirin-3-yl)benzyl]oxy]carbonyl]nonanoyl]-sn-glycero-3-phosphocholine to the protein. ATP could bind to the different vanadate-bound states of the enzyme either in the presence or in the absence of Ca2+ with high apparent affinity. Conformational movements of the ATP binding domain were determined using the fluorescent analog 2′(3′)-O-(2,4,6-trinitrophenyl)adenosine 5′-triphosphate. To assess the conformational behavior of the Ca2+ binding domain, we also studied the occlusion of Ca2+, both in the presence and in the absence of ATP and with or without vanadate. Results show the existence of occluded species in the presence of vanadate and/or ATP. This allowed the development of a model that describes the transport of Ca2+ and its relation with ATP hydrolysis. This is the first approach that uses a conformational study to describe the PMCA P-type ATPase reaction cycle, adding important features to the classical E1-E2 model devised using kinetics methodology only.Fil: Mangialavori, Irene C.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas; ArgentinaFil: Ferreira Gomes, Mariela S.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas; ArgentinaFil: Saffioti, Nicolas A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Rolando Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas; Argentin

Thermodynamic study of the effect of ions on the interaction between dengue virus NS3 helicase and single stranded RNA

Dengue virus nonstructural protein 3 (NS3) fulfills multiple essential functions during the viral replication and constitutes a prominent drug target. NS3 is composed by a superfamily-2 RNA helicase domain joined to a serine protease domain. Quantitative fluorescence titrations employing a fluorescein-tagged RNA oligonucleotide were used to investigate the effect of salts on the interaction between NS3 and single stranded RNA (ssRNA). We found a strong dependence of the observed equilibrium binding constant, Kobs, with the salt concentration, decreasing at least 7-fold for a 1-fold increase on cation concentration. As a result of the effective neutralization of ~10 phosphate groups, binding of helicase domain of NS3 to ssRNA is accompanied by the release of 5 or 7 monovalent cations from an oligonucleotide or a polynucleotide, respectively and of 3 divalent cations from the same oligonucleotide. Such estimates are not affected by the type of cation, either monovalent (KCl, NaCl and RbCl) or divalent (MgCl2 and CaCl2), nor by the presence of the protease domain or the fluorescein label. Combined effect of mono and divalent cations was well described by a simple equilibrium binding model which allows to predict the values of Kobs at any concentration of cations.Fil: Cababie, Leila Alejandra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Incicco, Juan Jeremías. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Roman, Ernesto Andres. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gebhard, Leopoldo German. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gamarnik, Andrea Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Kaufman, Sergio Benjamín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Extracellular ATP hydrolysis in Caco-2 human intestinal cell line

Extracellular nucleotides and nucleosides activate signaling pathways that play major roles in the physiology and pathophysiology of the gastrointestinal tract. Ectonucleotidases hydrolyze extracellular nucleotides and thus regulate ligand exposure to purinergic receptors. In this study, we investigated the expression, localization and activities of ectonucleotidases using Caco-2 cells, a model of human intestinal epithelial cells. In addition, by studying ATP release and the rates of extracellular ATP (eATP) hydrolysis, we analyzed the contribution of these processes to the regulation of eATP in these cells. Results show that Caco-2 cells regulate the metabolism of eATP and by-products by ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolase-1 and -2, a neutral ecto-phosphatase and ecto-5′-nucleotidase. All these ectoenzymes were kinetically characterized using intact cells, and their presence confirmed by denatured and native gels, western blot and cytoimmunofluorescence techniques. In addition, regulation of eATP was studied by monitoring the dynamic balance between intracellular ATP release and ectoATPase activity. Following mechanical and hypotonic stimuli, Caco-2 cells triggered a strong but transient release of intracellular ATP, with almost no energy cost, leading to a steep increase of eATP concentration, which was later reduced by ectoATPase activity. A data-driven algorithm allowed quantifying and predicting the rates of ATP release and ATP consumption contributing to the dynamic accumulation of ATP at the cell surface.Fil: Schachter, Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Alvarez, Cora Lilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Bazzi, Zaher. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Faillace, Maria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Corradi, Gerardo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Hattab, C.. Universite de Paris. Institut National de la Transfusion Sanguine.; FranciaFil: Rinaldi, Debora Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Pucci Molineris, Melisa Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Sévigny, J.. Laval University; CanadáFil: Ostuni, M. A.. Universite de Paris; Francia. Universite Paris D. Diderot - Paris 7. French National Institute Of Blood Transfusion.; FranciaFil: Schwarzbaum, Pablo Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Regulation of extracellular ATP of human erythrocytes treated with α-hemolysin: Effects of cell volume, morphology, rheology and hemolysis

Alpha-hemolysin (HlyA) of uropathogenic strains of Escherichia coli irreversibly binds to human erythrocytes (RBCs) and triggers activation of ATP release and metabolic changes ultimately leading to hemolysis. We studied the regulation of extracellular ATP (ATPe) of RBCs exposed to HlyA. Luminometry was used to assess ATP release and ATPe hydrolysis, whereas changes in cell volume and morphology were determined by electrical impedance, ektacytometry and aggregometry. Exposure of RBCs to HlyA induced a strong increase of [ATPe] (3–36-fold) and hemolysis (1–44-fold), partially compensated by [ATPe] hydrolysis by ectoATPases and intracellular ATPases released by dead cells. Carbenoxolone, a pannexin 1 inhibitor, partially inhibited ATP release (43–67%). The un-acylated toxin ProHlyA and the deletion analog HlyA∆914-936 were unable to induce ATP release or hemolysis. For HlyA treated RBCs, a data driven mathematical model showed that simultaneous lytic and non-lytic release mainly governed ATPe kinetics, while ATPe hydrolysis became important after prolonged toxin exposure. HlyA induced a 1.5-fold swelling, while blocking this swelling reduced ATP release by 77%. Blocking ATPe activation of purinergic P2X receptors reduced swelling by 60–80%. HlyA-RBCs showed an acute 1.3–2.2-fold increase of Ca 2+ i, increased crenation and externalization of phosphatidylserine. Perfusion of HlyA-RBCs through adhesion platforms showed strong adhesion to activated HMEC cells, followed by rapid detachment. HlyA exposed RBCs exhibited increased sphericity under osmotic stress, reduced elongation under shear stress, and very low aggregation in viscous media. Overall results showed that HlyA-RBCs displayed activated ATP release, high but weak adhesivity, low deformability and aggregability and high sphericity.Fil: Leal Denis, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Lefevre, S.D.. Inserm; Francia. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia. Université de la Réunion; Francia. Université des Antilles; Francia. Universite de Paris. Institut National de la Transfusion Sanguine.; FranciaFil: Alvarez, Cora Lilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; ArgentinaFil: Lauri, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Enrique, Nicolás Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Rinaldi, Debora Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Vecchio Dezillio, Leandro Emmanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Espelt, Maria Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Stringa, Pablo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Muñoz Garay, C.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Milesi, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Ostuni, M.A.. Inserm; Francia. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia. Université de la Réunion; Francia. Université des Antilles; Francia. Universite de Paris. Institut National de la Transfusion Sanguine.; FranciaFil: Herlax, Vanesa Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Schwarzbaum, Pablo Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

Opposing effects of Na+ and K+ on the thermal stability of Na+,K+-ATPase

Folding and structural stability are key factors for the proper biological function of proteins. Na+,K+-ATPase is an integral membrane protein involved in the active transport of Na+ and K+ across the plasma membrane. In this work we characterized the effects of K+ and Na+ on the thermal inactivation of Na+,K+-ATPase, evaluating both catalytic and transport capacities of the pump. Both activities of the enzyme decrease with the preincubation time as first-order kinetics. The thermal inactivation of Na+,K+-ATPase is simultaneous with a conformational change detected by tryptophan and 1-aniline-8-naphtalenesulfonate (ANS) fluorescence. The kinetic coefficient of thermal inactivation was affected by the presence of Na+ and K+ (or Rb+) and the temperature of the preincuabtion media. Our results show that K+ or Rb+ stabilize the enzyme, while Na+ decreases the stability of Na+,K+-ATPase. Both effects are exerted by the specific binding of these cations to the pump. Also, we provided strong evidence that the Rb+ (or K+) stabilization effect is due to the occlusion of these cations into the enzyme. Here, we proposed a minimal kinetic model that explains the behavior observed in the experimental results and allows a better understanding of the results presented by other researchers. The thermal inactivation process was also analyzed according to Kramer’s theory.Fil: Kaufman, Sergio Benjamín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentin

Functional characterization of Legionella pneumophila Cu+ transport ATPase: The activation by Cu+ and ATP

Cu+-ATPases are integral membrane proteins belonging to the IB subfamily of the P-type ATPases that couple Cu+ transport to the hydrolysis of ATP. As some structural and functional particularities arise for Cu+-ATPases, several authors suggest that some of the reaction steps of the Albers-Post model postulated for other P-ATPases may be different. In this work we describe a functional characterization of Legionella pneumophila Cu⁺-ATPase (LpCopA), the first PIB-ATPase whose structure was determined by X-ray crystallography. Cu+-ATPase activity of the enzyme presents a maximum at ∼37ºC and pH 6.6-6.8. Phospholipids enhance LpCopA Cu+-ATPase activity in a non-essential mode where optimal activity is achieved at an asolectin molar fraction of 0.15 and an amphiphile-protein ratio of ~30000. As described for other P-ATPases, Mg2+ acts as an essential activator. Furthermore, Cu+-ATPase activity dependence on [Cu+] and [ATP] can both be described by a sum of two hyperbolic functions. Based on that, and the [Cu+] and [ATP] dependencies of the best fitting parameters of the hyperbolae pointed above, we propose a minimal reaction scheme for the catalytic mechanism that shares the basic reaction steps of the Albers-Post model for P-type ATPases. The reaction scheme postulated contemplates two different binding affinities for a single ATP (apparent affinities of 0.66 and 550 μM at [Cu+]→∞) and, binding of at least, 2 Cu+ with different affinities as well (apparent affinities of 1.4 and 102.5 μM at [ATP]→∞).Fil: Placenti, Maria Agueda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Roman, Ernesto Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Unexpected Effects of K + and Adenosine Triphosphate on the Thermal Stability of Na + ,K + -ATPase

Na+,K+-ATPase is an integral membrane protein which couples ATP hydrolysis to the transport of three Na+ out and two K+ into the cell. The aim of this work is to characterize the effect of K+, ATP, and Mg2+ (essential activator) on the Na+,K+-ATPase thermal stability. Under all conditions tested, thermal inactivation of the enzyme is concomitant with a structural change involving the ATP binding site and membrane-associated regions. Both ligands exert a clear stabilizing effect due to both enthalpic and entropic contributions. Competition experiments between ATP and K+ showed that, when ATP is present, the inactivation rate coefficient exhibits a biphasic dependence on K+ concentration. At low [K+], destabilization of the enzyme is observed, while stabilization occurred at larger cation concentrations. This is not expected for a simple competition between the enzyme and two ligands that individually protect the enzyme. A model that includes enzyme species with none, one, or two K+ and/or one molecule of ATP bound explains the experimental data. We concluded that, despite both ligands stabilizing the enzyme, the species with one K+ and one ATP simultaneously bound is unstable.Fil: Placenti, Maria Agueda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; ArgentinaFil: Kaufman, Sergio Benjamín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; ArgentinaFil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; Argentin

The pathway for spontaneous occlusion of Rb+ in the Na +/K+-ATPase

Occlusion of K+ in the Na+/K+-ATPase can be achieved under two conditions: during hydrolysis of ATP, in media with Na+ and Mg2+, after the K+-stimulated dephosphorylation of E2P (physiological route) or spontaneously, after binding of K+ to the enzyme (direct route). We investigated the sidedness of spontaneous occlusion and deocclusion of Rb+ in an unsided, purified preparation of Na+/K+-ATPase. Our studies were based on two propositions: (i) in the absence of ATP, deocclusion of K+ and its congeners is a sequential process where two ions are released according to a single file mechanism, both in the absence and in the presence of Mg 2+ plus inorganic orthophosphate (Pi), and (ii) in the presence of Mg2+ plus Pi, exchange of K+ would take place through sites exposed to the extracellular surface of the membrane. The experiments included a double incubation sequence where one of the two Rb+ ions was labeled as 86Rb+. We found that, when the enzyme is in the E2 conformation, the first Rb+ that entered the enzyme in media without Mg2+ and Pi was the last to leave after addition of Mg 2+ plus Pi, and vice-versa. This indicates that spontaneous exchange of Rb+ between E2(Rb2) and the medium takes place when the transport sites are exposed to the extracellular surface of the membrane. Our results open the question if occlusion and deocclusion via the direct route participates in any significant degree in the transport of K+ during the ATPase activity.Fil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Kaufman, Sergio Benjamín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Garrahan, Patricio Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Rolando Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin