Analisi delle Mutazioni delle Proteine Flavodiiron Ricombinanti di Physcomitrium patens: Il Ruolo dei Residui di Cisteina

Flavodiiron proteins (FLV) play a crucial role in protecting the energy metabolism of most photosynthetic organisms, including mosses such as Physcomitrium patens. These enzymes catalyse the reduction of oxygen to water by exploiting the electrons of Photosystem I (PSI), thus preventing photo-oxidative damage, especially under fluctuating light conditions. In this work, the main focus is the study of FLVB from P. patens, which was expressed and purified from Escherichia coli. Plasmids containing FLVB previously mutated at cysteine residues were used to investigate their structural and functional contribution. The analyses were carried out to assess the possible involvement of cysteines in the formation of inter- or intra-protein disulfide bonds and to provide kinetic parameters for the enzymatic activity of FLVs in vitro. The results confirmed the NAD(P)H oxidase activity of FLVs and the iron-binding in vitro, and provided new information on the relevance of some of the cysteines in the catalytic activity and homodimeric complex formation of FLVBs. The obtained data add important biochemical details on FLVs, particularly on the role of cysteine residues, contributing to the understanding of the function and regulation of these proteins in photosynthetic processes.

Le flavodiiron protein (FLV) svolgono un ruolo cruciale nella protezione del metabolismo energetico della maggior parte degli organismi fotosintetici, inlcusi i muschi come Physcomitrium patens. Questi enzimi catalizzano la riduzione dell’ossigeno in acqua sfruttando gli elettroni del Fotosistema I (PSI), evitando così il danno foto-ossidativo, soprattutto in condizione di luce fluttuante. In questo lavoro ci si concentra principalmente sullo studio della FLVB di P. patens, la quale è stata espressa e purificata da Escherichia coli. Sono stati utilizzati plasmidi contenenti FLVB mutate precedentemente in corrispondenza dei residui di cisteina, per investigare il loro contributo strutturale e funzionale. Le analisi sono state condotte al fine di valutare l’eventuale coinvolgimento delle cisteine nella formazione dei ponti di solfuro inter- o intra- proteina e per fornire dei parametri cinetici per l’attività enzimatica delle FLV in vitro. I risultati hanno confermato l’attività NAD(P)H ossidasi delle FLV e il legame con il ferro in vitro, e hanno fornito nuove informazioni sulla rilevanza di alcune delle cisteine nell’attività catalitica e nella formazione di complessi omodimerici delle FLVB. I dati ottenuti aggiungono importanti dettagli biochimici sulle FLV, in particolare sul ruolo dei residui di cisteina, contribuendo alla comprensione della funzione e regolazione di queste proteine nei processi fotosintetici.