Rapporto struttura molecolare e funzione delle principali isoforme della mioglobina nel muscolo umano
Progetto La mioglobina (Mb) è una metalloproteina citoplasmatica, presente nel miocardio e nel muscolo scheletrico dell'uomo, il cui centro funzionale è costituito da un anello porfirinico contenente un atomo di ferro (Fe), l'eme. Fe costituisce il sito di combinazione con l'O2 ed altri ligandi di interesse funzionale quali NO e radicali liberi dell'O2. Mb viene espressa nell'uomo in cinque isoforme, (Mb I: 75-80%, pI = 8.57 ed Mb II: 15-20%, pI=7.29, le più espresse) di cui non è nota la specificità funzionale.
Il ruolo tradizionalmente assegnato a Mb è quello di riserva a breve termine di O2, nonché di molecola che facilita il passaggio dell'O2 dalla periferia della cellula al sito attivo di utilizzazione, il mitocondrio. Durante questo passaggio, Mb passa dallo stato ossigenato (ossiMb) a quello deossigenato (deossiMb). Più recentemente si è riconosciuto ad Mb un ruolo attivo nel mantenimento dell'omeostasi dell'NO, limitando così l'inattivazione dell¿ enzima citocromo ossidasi. Reagendo con NO, l¿ossiMb si trasforma in metMb, mentre la deossiMb genera un complesso stabile ferrico: MbNO. I segnali della Mb dopo interazione con i ligandi possono essere quantizzati e monitorati mediante Spettroscopia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRS).
Attraverso uno studio strutturale (sequenza amminoacidica, cavità) e funzionale (interazione con i ligandi O2, NO, H2O2, CN-) delle isoforme MbI ed MbII con MRS, si intende far luce sul il ruolo della Mb nel muscolo umano sia come riserva di O2, che come scavenger di NO e dei radicali liberi dell¿O2.
Spettri 1H NMR verranno acquisiti su soluzioni (0.4 mM, 2H2O/H2O (1:9, v/v) in tampone fosfato a pH=7.0) di MbI ed MbII, ottenute con tecnica del DNA ricombinate, preparate in forma ferrica (metMb) o CN-, su uno spettrometro ad alta risoluzione (400 MHz Bruker Avance). Per ciascuna isoforma sarà possibile confrontare i dati strutturali e, attraverso la stechiometria di reazione, l¿ efficienza funzionale di legame.