Tyrosine oxidation and nitration in transmembrane peptides is connected to lipid peroxidation

Tyrosine nitration is an oxidative post-translational modification that can occur in proteins associated to hydrophobic bio-structures such as membranes and lipoproteins. In this work, we have studied tyrosine nitration in membranes using a model system consisting of phosphatidylcholine liposomes with pre-incorporated tyrosine-containing 23 amino acid transmembrane peptides. Tyrosine residues were located at positions 4, 8 or 12 of the amino terminal, resulting in different depths in the bilayer. Tyrosine nitration was accomplished by exposure to peroxynitrite and a peroxyl radical donor or hemin in the presence of nitrite. In egg yolk phosphatidylcholine liposomes, nitration was highest for the peptide with tyrosine at position 8 and dramatically increased as a function of oxygen levels. Molecular dynamics studies support that the proximity of the tyrosine phenolic ring to the linoleic acid peroxyl radicals contributes to the efficiency of tyrosine oxidation. In turn, α-tocopherol inhibited both lipid peroxidation and tyrosine nitration. The mechanism of tyrosine nitration involves a “connecting reaction” by which lipid peroxyl radicals oxidize tyrosine to tyrosyl radical and was fully recapitulated by computer-assisted kinetic simulations. Altogether, this work underscores unique characteristics of the tyrosine oxidation and nitration process in lipid-rich milieu that is fueled via the lipid peroxidation process.Fil: Bartesaghi Hierro, Silvina María. Universidad de la República; UruguayFil: Herrera, Daniel. Universidad de la República; UruguayFil: Martinez, Débora M.. Universidad de la República; UruguayFil: Petruk, Ariel Alcides. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Demicheli, Verónica. Universidad de la República; UruguayFil: Trujillo, Madia. Universidad de la República; UruguayFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Radi, Rafael. Universidad de la República; Urugua