Studio della reattività di due emoglobine non simbiotiche di Arabidopsis thaliana: ruolo della dinamica e della struttura proteica

Abstract

In this doctorate thesis the study of the reactivity of the two non symbiotic haemoglobins is presented of Arabidopsis thaliana AHb1 and AHb2, characterized by intramolecular esacoordination of the hemic iron atom in absence of exogenous ligands. Particularly the rebinding of the ligand diatomic monoxide of carbon has been studied after photolysis realized on the COAHbs through an impulse of laser light to 532 nm. The laser flash photolysis is the used technique. The measures of LFP and the numerical analysis associated furnish a detailed analysis of the reactivity of AHb1 and AHb2 towards the CO, whose kinetics of rebinding have been measured to vary of different physical and chemist parameters such as viscosity and temperature, using as well the immobilization technique inside nanoporosis silica gel. The different effects of these experimental conditions on the kinetics of rebinding to the two proteins suggest a different role of the protein dynamics on the reactivity. Under conditions of high viscosity, the kinetics of rebinding of the CO to AHb1 suggests the presence of migration processes of the ligand photodissociated through a series of sites of temporary stockage. On the other hand, the rebinding to AHb2 is very influenced by the dynamics of the protein, while the effects produced by the migration seem to be small.

In questa tesi di dottorato è presentato lo studio della reattività delle due emoglobine non simbiotiche di Arabidopsis thaliana AHb1 ed AHb2, caratterizzate da esacoordinazione intramolecolare dell’atomo di ferro emico in assenza di ligandi esogeni. In particolare è stato studiato il rilegame del ligando diatomico monossido di carbonio dopo fotolisi realizzata sulle COAHb mediante un impulso di luce laser a 532 nm. La tecnica utilizzata è la laser flash photolysis. Le misure di LFP e l’analisi numerica associata forniscono un’analisi dettagliata della reattività di AHb1 ed AHb2 nei confronti del CO, le cui cinetiche di rebinding sono state misurate al variare di diversi parametri chimico fisici quali la viscosità e la temperatura, anche utilizzando la tecnica di immobilizzazione all’interno di gel di silice nanoporosi. I diversi effetti di queste condizioni sperimentali sulla cinetica di rilegame alle due proteine suggeriscono un diverso ruolo della dinamica proteica sulla reattività. In condizioni di alta viscosità, la cinetica di rebinding del CO ad AHb1 suggerisce la presenza di processi di migrazione del ligando fotodissociato attraverso una serie di siti di stoccaggio temporaneo. Per contro, il rebinding ad AHb2 è molto influenzato dalla dinamica della proteina, mentre gli effetti prodotti dalla migrazione sembrano essere piccoli.