Mechanism of the Reaction of Human Manganese Superoxide Dismutase with Peroxynitrite : Nitration of Critical Tyrosine 34

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Título

Mechanism of the Reaction of Human Manganese Superoxide Dismutase with Peroxynitrite : Nitration of Critical Tyrosine 34

Tema

AMINOACIDOS
ENZIMAS
MANGANESO
BIBLIOGRAFIA NACIONAL QUIMICA
2016

Abstract

Human Mn-containing superoxide dismutase (hMnSOD) is a mitochondrial enzyme that metabolizes superoxide radical (O2(•-)). O2(•-) reacts at diffusional rates with nitric oxide to yield a potent nitrating species, peroxynitrite anion (ONOO(-)). MnSOD is nitrated and inactivated in vivo, with active site Tyr34 as the key oxidatively modified residue. We previously reported a k of ∼1.0 × 10(5) M(-1) s(-1) for the reaction of hMnSOD with ONOO(-) by direct stopped-flow spectroscopy and the critical role of Mn in the nitration process. In this study, we further established the mechanism of the reaction of hMnSOD with ONOO(-), including the necessary re-examination of the second-order rate constant by an independent method and the delineation of the microscopic steps that lead to the regio-specific nitration of Tyr34. The redetermination of k was performed by competition kinetics utilizing coumarin boronic acid, which reacts with ONOO(-) at a rate of ∼1 × 10(6) M(-1) s(-1) to yield the fluorescence product, 7-hydroxycoumarin. Time-resolved fluorescence studies in the presence of increasing concentrations of hMnSOD provided a k of ∼1.0 × 10(5) M(-1) s(-1), fully consistent with the direct method. Proteomic analysis indicated that ONOO(-), but not other nitrating agents, mediates the selective modification of active site Tyr34. Hybrid quantum-classical (quantum mechanics/molecular mechanics) simulations supported a series of steps that involve the initial reaction of ONOO(-) with Mn(III) to yield Mn(IV) and intermediates that ultimately culminate in 3-nitroTyr34. The data reported herein provide a kinetic and mechanistic basis for rationalizing how MnSOD constitutes an intramitochondrial target for ONOO(-) and the microscopic events, with atomic level resolution, that lead to selective and efficient nitration of critical Tyr34.

Autor

Demicheli, V.
Moreno, D. M.
Jara, G. E.
Lima, A.
Carballal, S.
Ríos, Natalia
Batthyany, C.
Ferrer-Sueta, G.
Quijano, C.
Estrln, D.A.
Martí, M.A.
Radi, R.

Fuente

Biochemistry  v. 55, no. 24, 2016. -- p. 3403-3417

Editor

ACS

Fecha

2016

Derechos

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Formato

PDF

Idioma

Inglés

Tipo

Artículo

Identificador

DOI: 10.1021/acs.biochem.6b00045

Document Item Type Metadata

Original Format

PDF
Fecha de agregación
June 22, 2017
Colección
Bibliografía Nacional Química
Tipo de Elemento
Document
Etiquetas
, ,
Citación
Demicheli, V., “Mechanism of the Reaction of Human Manganese Superoxide Dismutase with Peroxynitrite : Nitration of Critical Tyrosine 34,” RIQUIM - Repositorio Institucional de la Facultad de Química - UdelaR, accessed November 21, 2019, http://riquim.fq.edu.uy/items/show/4625.
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