Rosenzeig determinó las estructuras moleculares de los catalistas principales de la oxidación del metano en la naturaleza. Las Metano monooxigenasas (MMO por sus siglas en inglés) son metaloenzimas que se encuentran en las bacterias metanotróficas. Estas enzimas pertenecen a la categoría de oxidoreductasas. Estas activan los enlaces de carbono-hidrógeno para instalar selectivamente oxígeno a su sustrato. Existen dos especies principales de MMOs—solubles (sMMO) y MMOs particuladas (pMMO). A pesar de que actúan en la misma reacción química, la estructura de estas dos enzimas, su estructura y mecanismo son significativamente distintas.
Desde el inicio de la década de 1990, Rosenzweig ha estudiado a las enzimas MMO en diversos sistemas biológicos. Ella y su equipo fueron los primeros en resolver la estructura cristalina de las MMO particuladas en 1993. En los años siguientes, ella hizo avances mayores para determinar la bioactividad y constitución química—incluyendo amplias contribuciones a las investigaciones sobre el sitio activo de coordinación metálica.[2][3]
El mecanismo propuesto actualmente para las sMMO involucra un complejo coordinado de Hierro (II) que se oxida dos veces para formar una especie de metaloperóxido. Esta especie experimenta entonces una reducción en la presencia de un sustrato de metano para poder pagar el alquil metanol. También se ha determinado la estructura cristalina del complejo proteínico de las sMMO.[3][4]
Active site of pMMO
Actualmente, aún hay desconocimiento en las interacciones directas pMMO-sustrato, particularmente para diagnisticar un mecanismo complejo. De acuerdo con Rosenzweig, este problema elusivo sigue siendo "uno de los mayores problemas sin resolver en la química bioorgánica"[1]
Transporte de metales
En su trabajo con las pMMO, Rosenzweig elucidó la base molecular para manejar seguramente varios iones metálicos potencialmente tóxicos a través de la entrega directa entre compañeros proteínicos. Los metanótrofos secretan metanobactina. La metanobactina tiene una alta afinidad para quelarse con el cobre, y forma un complejo (CuMbn) que puede ser reinternalizado por la célula a través del transporte activo. Existen interacciones específicas entre CuMbn y las proteínas MbnT y MbnE. Estos resultados revelan mecanismos de reconocimiento y transporte de CuMbn.[2]
Funciones de Metaloproteínas
Rosenzeig determinó las estructoras de metaloproteínas importantes, ejerciendo influencia sostenida en el campo de la química bioinorgánica. Entre las proteínas cuya estructura determinó se encuentran E. coli Mn (II) 2-NrdF y Fe (II) 2-NrdF, que tienen diferentes sitios de coordinación. Esto sugiere distintos sitios iniciales de unión para los oxidantes durante la activación de cofactores en E. coli y nucleótidos.[5]
Lieberman, R. L & Rosenzweig, A. C. "Crystal structure of a membrane-bound metalloenzyme that catalyses the biological oxidation of methane", Nature 2005, 434, 177-182.
Lieberman, R. L., Kondapalli, K. C., Shrestha, D. B., Hakemian, A. S., Smith, S. M., Telser, J., Kuzelka, J., Gupta, R., Borovik, A. S., Lippard, S. J., Hoffman, B. M., Rosenzweig, A. C., & Stemmler, T. L. "Characterization of the particulate methane monooxygenase metal centers in multiple redox states by X-ray absorption spectroscopy". Inorg. Chem. 2006, 45, 8372-8381.
Sazinsky, M. H., Mandal, A. L, Argüello, J. M., & Rosenzweig, A. C. "Structure of the ATP binding domain from the Archaeglobus fulgidus Cu1+-ATPase". J. Biol. Chem.. 2006, 281, 11161-11166.
Yatsunyk, L. A. & Rosenzweig, A. C. "Copper binding and transfer by the N-terminus of the Wilson disease protein", J. Biol. Chem.. 2007, 282, 8622-8631.
↑ abRosenzweig, Amy C.; Frederick, Christin A.; Lippard, Stephen J.; P& Auml; Nordlund, R (9 de diciembre de 1993). «Crystal structure of a bacterial non-haem iron hydroxylase that catalyses the biological oxidation of methane». Nature(en inglés)366 (6455): 537-543. Bibcode:1993Natur.366..537R. PMID8255292. doi:10.1038/366537a0.
