Estudio sobre la interacción entre la β-Lactoglobulina y la β-Galactosidasa de Kluyveromyces lactis y el papel que juegan los aminoácidos de las proteínas en la interacción y el efecto activador sobre la enzima Public Deposited
Some reports have established the activating effect of bovine β-lactoglobulin (β-lg) on Kluyveromyces lactis’ β-galactosidase (KLβ-gal) activity, suggesting that the interaction between β-lg and KLβ-gal could be responsible for this effect. The aim of this work was to study the interaction between β-lg and KLβ-gal in order to determine the effect on the activation and the factors that affect it as well as to identify the residues involved. Succinylation of β-lg and esterification of KLβ-gal demonstrated that lysine residues of βlg and carboxyl residues of KLβ-gal are essential for both, the interaction between β-lg and KLβ-gal and the activation of KLβ-gal. Blind docking of β-lg with either lactose or succinic anhydride used as electrophile model ligands, suggested that Lys¹³⁸ from one monomer and Lys¹⁴¹ from the other are the most likely to react with both (final docking energies or FDE of -3.30 y -3.11 kcal/mol for lactose and succinic anhydride, respectively). On the other hand blind docking of KLβ-gal with lysine used as nucleophile model ligand, showed that Glu592 is the most probable to be involved in the interaction (FDE= -4.55 kcal/mol). It was found that the dimeric form of β-lg is essential for both, the interaction and the activation of the enzyme. It is very likely that the formation of the dimer of β-lactoglobulin is necessary to strengthen the interactions since, as predicted by docking, Lys¹³⁸ from one of β-lg monomers and Lys¹⁴¹ from the other form a claw-like structure that may stabilize the ligands by the formation of hydrogen bonds so that the nucleophilic attack may take place. When the effect of pH on the interaction and on the activation was studied, it was observed that both are stronger at pH 7.0 but completely absent at pH values of 6.0 and 8.5 as well as the dimer is formed and then dissociated. It was observed that the optimum. pH gets shifted from 7.5 (buffer) to 7.0 (with β-lg) suggesting that at this pH the strong interaction with β-lg promotes a KLβ-gal conformation in which the active site is better suited for catalysis.
Algunos reportes han establecido el efecto activador de la β-lactoglobulina bovina (β-lg) sobre la actividad de la β-galactosidasa de Kluyveromyces lactis (KLβ-gal), sugiriendo que la interacción entre la β-lg y la KLβ-gal podría ser la responsable de este efecto. El objetivo de este trabajo fue estudiar la interacción entre la β-lg y la KLβ-gal para tratar de determinar su efecto en la activación y los factores que influyen en ella así como identificar los residuos de ambas proteínas responsables de dicha interacción. Por medio de la succinilación de la β-lg y la esterificación de la KLβ-gal se demostró que los residuos de lisina de la β-lg y los residuos carboxilados de la KLβ-gal son indispensables tanto para la interacción entre la β-lg y la KLβ-gal como para la activación, por lo que muy probablemente la interacción suceda por la vía de un ataque nucleofílico. Los resultados de docking ciego de la β-lg con lactosa y anhídrido succínico usados como ligandos modelo de electrófilos sugieren que la Lys¹³⁸ de un monómero y la Lys¹⁴¹ del otro son los que muestran una mayor probabilidad de interactuar con ambos (energías finales de docking o EFD de -3.30 y -3.11 kcal/mol para la lactosa y el anhídrido succínico respectivamente). Por otro lado al realizar estudios de docking ciego para la KLβ-gal usando lisina como ligando modelo de nucleófilo se encontró que el aminoácido con mayor probabilidad de participar en la interacción es el Glu592 (EFD=-4.5kcal/mol). Se encontró que el estado dimérico de la β-lg es esencial tanto para la interacción como para la activación de la enzima. Es probable que la formación del dímero de la β-lg sea necesaria para fortalecer las interacciones mediante la participación de la Lys¹³⁸ de uno de los monómeros y la Lys¹⁴¹ del otro para formar una estructura tipo ―pinzal que podría estabilizar los ligandos mediante la formación de puentes de hidrógeno para que el ataque nucleofílco pueda llevarse a cabo. Al estudiar el efecto del pH en la interacción de las proteínas y en la activación se observó que ambas son más fuertes a pH 7.0 y completamente ausentes a valores de pH de 6.0 y 8.5, lo cual coincide con la disociación del dímero de β-lg. También se observó un desplazamiento del pH óptimo de 7.5 (solo solución amortiguadora), a 7.0 (en presencia de β-lg) lo cual sugiere que a este pH la fuerte interacción entre las proteínas podría ayudar a alcanzar una conformación de la KLβ-lg más activa en la que el sitio activo sería más accesible para el sustrato.
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