Caracterización estructural y funcional de tres variantes patogénicas humanas de glucosa 6 fosfato deshidrogenasa

Abstract

La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) es una enzima vital que juega un papel crucial en la producción de NADPH, que es fundamental en la supervivencia de glóbulos rojos (RBC) pues los protege de daño oxidativo y previene su hemólisis. Por lo que la deficiencia de G6PD es una enfermedad que afecta la función de los RBC, esta deficiencia induce ictericia neonatal y anemia hemolítica. Se han reconocido hasta 230 variantes de G6PD; sin embargo, no todas han sido caracterizadas. En este trabajo, informamos la caracterización de tres variantes patogénicas de G6PD (Tomah, Kangman y Madrid), clase A con actividad catalítica en eritrocitos menor al 10%, que inducen manifestaciones clínicas graves en los pacientes, por lo que es importante realizar la caracterización de las variantes y entender el fenotipo. La mutación está en el mismo codón y cambia la Gly385. Las variantes se clonaron, expresaron, purificaron, y caracterizaron bioquímicamente y mediante estudios in silico. Se encontró que las tres variantes tienen menor afinidad por G6P y NADP+, y menor estabilidad térmica. Las simulaciones de dinámica molecular mostraron que las variantes muestran alteraciones particularmente en el sitio de unión de NADP+ estructural.

Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) is a vital enzyme that plays a crucial role in the production of NADPH. It is essential for the survival of red blood cells (RBC) by protecting them from oxidative damage and preventing hemolysis. Therefore, G6PD deficiency is a disease that affects RBC function. This deficiency induces neonatal jaundice and hemolytic anemia. Up to 230 G6PD variants have been identified; however, not all have been characterized. In this work, we report the characterization of three pathogenic G6PD variants (Tomah, Kangman, and Madrid), class A, with catalytic activity in erythrocytes less than 10%, which induce severe clinical manifestations in patients. Therefore, it is important to characterize these variants and understand their phenotype. The mutation is located at the same codon and alters Gly385. The variants were cloned, expressed, purified, and biochemically characterized, and complemented with in silico studies. All three variants were found to have lower affinity for G6P and NADP+, and lower thermal stability. Molecular dynamics simulations showed that the variants exhibit alterations particularly in the structural NADP+ binding site.