Lucía Payá Tormo

Luis Manuel Rubio Herrero y Carlos Echavarri Erasun

26-02-2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas. Universidad Politécnica de Madrid

Sobresaliente cum laude

Aprendizaje de la biosíntesis de la nitrogenasa a partir de procariotas termófilos

En función de la composición de sus cofactores metálicos, esenciales para su actividad, las nitrogenasas se clasifican en: nitrogenasas de molibdeno, vanadio, o sólo hierro. Todos los diazotrofos contienen al menos la nitrogenasa de molibdeno, mientras que otros pueden contener adicionalmente las nitrogenasas de vanadio y/o hierro. Las nitrogenasas de molibdeno, así como las proteínas requeridas para su ensamblaje y función, están codificadas por los genes nif, cuya cantidad y composición varía en función de la fisiología y ecología de cada diazotrofo. Se ha establecido un mínimo de seis genes nif como esenciales para la nitrogenasa de molibdeno (nifHDKENB). Aquí investigamos la nitrogenasa de la bacteria termófila Roseiflexus sp. RS-1, que parece depender exclusivamente de cuatro genes (nifHBDK). Los componentes estructurales de la nitrogenasa NifH y NifDK, así como el componente biosintético NifB, han sido caracterizados, demostrando su funcionalidad in vitro. En Roseiflexus la síntesis del cofactor de hierro y molibdeno (FeMo-co) es independiente de NifEN, mientras que NifDK parece tener una capacidad dual, participando en la maduración de FeMo-co así como, manteniendo su actividad nitrogenasa. Estos resultados sugieren que Roseiflexus sp. posee un complejo enzimático que se asemeja al predecesor de las nitrogenasas de molibdeno actuales antes de los eventos de duplicación y divergencia de los genes nifDK y nifEN. Además, esta tesis incluye la primera descripción de la estructura de NifB obtenida por rayos X. Debido a que la proteína NifB de Roseiflexus sp. RS-1 no pudo ser cristalizada, la estructura de su homólogo procedente de Methanotrix thermoacetophila fue finalmente resuelta en colaboración con Yvain Nicolet del “Institute de Biologie Structurale”. Describimos una coordinación novedosa de uno de los cofactores [Fe₄S₄] y una región flexible delimitada por los residuos C62 y E65 que tiene un papel central en la coordinación de la unión y catálisis de la molécula de SAM, y en la estabilización de los cofactores [Fe₄S₄] previa a la formación de NifB-co.