Interazione del Ni(II) e del Cu(II) con la sequenza C-terminale della proteina Cap43

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PAVIA

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI SASSARI

GIORNATE DI INCONTRO-COLLABORAZIONE

TRA LE UNIVERSITA' DI PAVIA E SASSARI

FACOLTA’ DI FARMACIA E SCIENZE MM.FF.NN.

Esperienze Didattiche e Scientifiche delle Facoltà

Sotto gli auspici della

Convenzione-Quadro di Cooperazione Generale e Diretta

Pavia-Sassari

Pavia, 14

-

15 ottobre 2002

Aula Magna

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15

INTERAZIONE DEL Ni(lI)

CON LA SEQUENZA C-TERMINALE DELLA PROTEINA CAP 43

Maria Antonietta Zoroddua, Laura Schinoccaa, Massimiliano Peanaa, Teresa Kowalik-Jankowskab, Henryk Kozlowskib, Konstantin Salnikowc, Max Costac

a

Dipartimento di Chimica & Facoltà di Farmacia, Università di Sassari, It; bFacoltà di Chimica, Università di

Wroclaw, Po; cDipartimento di Medicina Ambientale, New York University, USA

Il nichel è un metallo essenziale in tracce per molti batteri e piante1e può giocare un ruolo nel metabolismo di organismi superiori. In questi organismi è coinvolto in enzimi che catalizzano

reazioni sia non-redox (ureasi, gliossalasi I), che redox (idrogenasi, carbonio-monossido

deidrogenasi, superossido dismutasi), e proteine coinvolte nel trasporto, accumulo e regolazione delle concentrazioni del metallo. Come per la maggior parte dei metalli di transizione,

l'assorbimento, il trasporto e l'accumulo, la concentrazione intracellulare e biosintesi dei

Ni-metallo enzimi è fortemente regolata da proteine che legano specificatamente il nichel2.

Ciononostante, in certe condizioni, il nichel è un potente agente cancerogeno come

riportato dall'International Agency for Research on Cancer ( IARC )3. In particolare, un gene

viene indotto specificatamente da composti del nichel. Questo gene, chiamato Cap 43, viene

indotto in cellule polmonari A549, dopo esposizione per 4-6 ore sia a sali insolubili quali Ni3S2, che solubili quali NiCl24. Il gene Cap 43 codifica un m-RNA di 3.0-kb e si traduce in una proteina

di Peso Molecolare = 43000. L'induzione del gene è accompagnata da un aumento dei livelli

dello ione Ca2+ intracellulare, da cui il nome della proteina: Calcium protein43. Molti altri

metalli pesanti quali cadmio, mercurio, piombo e zinco sono anch'essi capaci di indurre

produzione di proteine quali metallotioneine e altre5. E' stato riportato che la funzione di queste proteine sia di detossificazione e protezione nei confronti dello stress ossidativo indotto dai metalli. La maggior parte di esse contengono domini siti di legame per ioni metallici. L'esame della sequenza amminoacidica della proteina Cap 43 rivela tuttavia che essa non contiene motivi

ricchi in cisteine o istidine, particolarmente attrattivi per ioni metallici. Tuttavia, essa contiene

nella porzione C-terminale, dalla treonina-341 alla glicina-370, una sequenza mono-istidinica di dieci amminoacidi che si ripete consecutivamente per tre volte: TRSRSH346

TSEG.(Thr-Arg-Ser-Arg-Ser-His-Thr-Ser-Glu-Gly). Tali sequenze possono giocare un ruolo critico nel metabolismo

dei metalli essendo capaci di legarli ai siti istidinici in modo cooperativo6.

Lo ione Ni(II) è capace di legare le istidine nella sequenza a 20-amminoacidi

(TRSRSHTSEG-TRSRSHTSEG) formando le specie NiH-3L e Ni2H-6L nella reazione l:1, 1:2 (L:Ni(II)), rispettivamente; con la sequenza a 30-amminoacidi (TRSRSHTSEG-

TRSRSHTSEG-TRSRSHTSEG) sono state evidenziate le seguenti specie in soluzione: NiH-3L, Ni2H-6L , Ni3H-1L

e Ni3H-6L per la reazione l:l, l:2, 1:3 (L:Ni(II)), rispettivamente.

1

R.P. Hausinger, Biochemistry of Nickel, vol 12, New York : Plenum Press, 1993

2

T. Eitinger, M.A. Mondrand-Berthelot, Arch. Microb. 173 (2000)

3

IARC, Lyon, France Monographs on the evaluation of carcinogenic risks

to humans. Chromium, Nickel and Welding, Vol. 49 (1990)

4

K. Salnikow, S. Cosentino, C. Klein, M. Costa ; Mol. Cell. Biol. 14 (1994) 851

5

M. Karin, H.R. Herschman, Science 204 (1979) 176-177

6

M.A. Zoroddu, T. Kowalik-Jankowska, H. Kozlowski, K. Sa1nikow, M. Costa,

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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI SASSARI

I GIORNATA DI INCONTRO-CONFRONTO

TRA LE UNIVERSITA’ DI PAVIA E SASSARI

FACOLTA’ DI FARMACIA E SCIENZE M.M.F.F.N.N.

Esperienze Didattiche e Scientifiche delle Facoltà

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INTERAZIONE DEL Ni(II) E DEL Cu(II) CON LA SEQUENZA C-TERMINALE DELLA PROTEINA CAP43

Maria Antonietta Zoroddu,a_{Laura Schinocca,}a_{Massimiliano Peana,}a_{Teresa Kowalik-Jankowska,}b

Henryk Kozlowski,b_{Kostantin Salnikow,}c_{Max Costa}c

a_{Dipartimento di Chimica e Facoltà di Farmacia, Università di Sassari, It;}

b_{Facoltà di Chimica, Università di Wroclaw, Po;}

c_{Dipartimento di Medicina Ambientale, New York University, USA}

Riferimenti

1. R.P. Hausinger, in: Biochemistry of Nickel, Vol. 12, New York, Plenum Press (1993) 2. Eitinger T, Mandrand-Berthelot MA., Arch Microbiol. 2000 Jan;173(1):1-9

3. IARC, Lyon, France, Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Vol. 49 (1990) 4. K. Salnikow, S. Cosentino, C. Klein, M. Costa, Mol Cell Biol, 14 (1994) 851-858.

5. Karin M, Herschman HR., Science. 1979 Apr 13;204(4389):176-7.

6. M.A. Zoroddu, T. Kowalik-Jankowska, H. Kozlowski, K. Salnikow and M. Costa, J. Inorg. Biochem. 85 (2001) 47-54