Patología molecular y cristalografía de rayos X arrojan nueva luz sobre estructura-función de la carbamil fosfato sintetasa 1 humana (CPS1) (G01 35 P 027)

Abstract

(G01 35 P 027) La CPS1 es la entrada-interruptor del ciclo de la urea, operada por su activador esencial N-acetil-L-glutamato (NAG). Este ciclo es clave para la detoxificación del amonio derivado del catabolismo de las proteínas. Nuestras dos estructuras cristalinas de CPS1 humana sin ligandos o unidas a 2ADP, K+, Mg2+ y NAG, demostraron (De Cima et al. Sci Reports2015) su composición por 6 dominios globulares, dos de ellos catalíticos y homólogos, otro de activación por NAG y un cuarto de integración, quedando por determinar la función de sus dos dominios N-terminales (~400 aas.), reminiscentes de la subunidad menor de las CPSs anabólicas bacterianas. Hemos abordado la determinación de dicha función mediante mutagénesis dirigida, usando los datos genéticos de pacientes con déficit de CPS1 como atajo para elegir qué mutaciones introducir. En 30 mutantes humanos de estos dominios, producidos en y purificados de un sistema de baculovirus/células de insecto, hemos realizado ensayos de estabilidad, de actividad enzimática, y determinado las constantes cinéticas para los sustratos y el NAG. Los resultados indican un importante papel estabilizador de los dominios N-terminales, explicando su conservación en CPS1 a pesar de que han perdido la función ancestral glutaminasa de la subunidad menor de las CPSs bacterianas. Las estructuras ya determinadas, representativas de ambos extremos del proceso de activación de la CPS1, junto con una nueva estructura presentada aquí para una forma intermedia de activación pre-unión de NAG, fundamentan estructuralmente dicho papel estabilizador, a la vez que arrojan luz sobre el inicio del proceso de activación.