Attività nitrito-reduttasica e degradazione ossidativa, indotta da perossido di idrogeno, di Neuroglobina umana in presenza di liposomi di cardiolipina.

Study of the interaction of human neuroglobin and its mutant C46AC55A with cardiolipin: the disulfide bridge effects and the role of lipid/protein ratio. Human neuroglobin (hNgb) is a globin found mainly in neurons and retinal cells and is characterized by a heme whose metal center (Fe3+/Fe2+) is hexacoordinate. In vivo, hNgb is overexpressed under conditions of oxidative stress, hypoxia and glucose deficiency and in some neurodegenerative diseases (Alzheimer's and Parkinson's disease). This suggests protein may have a neuroprotective function, whose molecular mechanism remains debated nowadays. In addition to this, hNgb interacts with and reduces ferricytochrome c released in the cytosol, thus preventing oxidative stress-induced apoptosis. The latter process probably occurs on the inner mitochondrial membrane (IMM) and involves cardiolipin (CL) domains. While mechanism of interaction and phospholipid-induced conformational changes are well known for cytochrome c, nothing is known about the effects induced on hNgb. Understanding the effect of cardiolipin on the stability of hNgb in the presence of H2O2 is therefore relevant in preventing cellular damage by ROS. Therefore, the research activity was directed to study the effect that the interaction of hNgb with multilamellar liposomes of CL has on heme binding and conformation and the degradative response due to hydrogen peroxide using UV-Vis, fluorescence and CD spectroscopies. hNgb has a disulfide bridge between the cysteines in 46 and 55 that cleaves in a reducing environment (under physiological conditions when hypoxic states are present), so the study was also extended to the C46AC55A mutant. Since the CL/protein ratio greatly influences the protein-anion binding mechanism of CL liposomes, the interaction of hNgb and the C46AC55A mutant with multilamellar CL liposomes was investigated at different phospholipid/protein ratios.

Studio dell’interazione di neuroglobina umana e del suo mutante C46AC55A con cardiolipina: effetti del ponte disolfuro e ruolo del rapporto lipidi/proteine. La neuroglobina umana (hNgb) è una globina che si trova principalmente nei neuroni e cellule retiniche ed è caratterizzata da un eme il cui centro metallico (Fe3+/Fe2+) è esacoordinato. In vivo hNgb è sovraespressa in condizioni di stress ossidativo, ipossia e carenza di glucosio e in alcune malattie neurodegenerative (malattia di Alzheimer e di Parkinson), ciò suggerisce che questa proteina possa svolgere una funzione neuroprotettiva, il cui meccanismo molecolare rimane però tuttora dibattuto. Oltre a ciò hNgb interagisce e riduce il ferricitocromo c rilasciato nel citosol prevenendo così l'apoptosi indotta dallo stress ossidativo. Quest’ultimo processo avviene probabilmente sulla membrana mitocondriale interna (IMM) e coinvolge domini della cardiolipina (CL). Mentre meccanismo di interazione e cambiamenti conformazionali indotti dal fosfolipide sono ben noti per citocromo c, nulla si conosce circa gli effetti indotti su hNgb. Capire l’effetto di cardiolipina sulla stabilità di hNgb in presenza di H2O2 risulta quindi rilevante nella prevenzione dei danni cellulari da ROS. L’attività di ricerca è stata quindi rivolta allo studio dell'effetto che l'interazione di hNgb con liposomi multilamellari di CL ha sui leganti dell'eme e sulla sua conformazione e della risposta degradativa dovuta all'acqua ossigenata, utilizzando spettroscopie UV-Vis, di fluorescenza e CD. hNgb presenta un ponte disolfuro fra le cisteine in 46 e 55 che si scinde in ambiente riducente (in condizioni fisiologiche quando si è in presenza di stati di ipossia), per tale ragione lo studio è stato esteso anche al mutante C46AC55A. Poiché il rapporto CL/proteine influenza notevolmente il meccanismo di legame proteina- anionico liposomi CL, l'interazione di hNgb e del mutante C46AC55A con liposomi multilamellari di CL è stata indagata a diversi rapporti fosfolipide/proteina.