Jun 19, 2023
Uma nova proteína híbrida composta de superóxido
Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6892 (2023) Citar este artigo 953 Acessos 56 Detalhes da Altmetric Metrics Uma nova proteína híbrida composta por um complexo de Cu(II) ativo em superóxido dismutase
Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6892 (2023) Citar este artigo
953 acessos
56 Altmétrico
Detalhes das métricas
Uma nova proteína híbrida composta por um complexo de Cu (II) ativo em superóxido dismutase (CuST) e lisozima (CuST@lysozyme) foi preparada. Os resultados das análises espectroscópicas e eletroquímicas confirmaram que CuST se liga à lisozima. Determinamos a estrutura cristalina da lisozima com resolução de 0,92 Å, o que revelou que o grupo imidazol His15 da lisozima se liga ao centro Cu (II) de CuST na posição equatorial. Além disso, CuST foi fixado em posição pela fraca coordenação axial do grupo hidroxila Thr89 e pela ligação de hidrogênio entre o grupo guanidínio do resíduo Arg14 e o grupo hidroxila de CuST. Além disso, a combinação de CuST com lisozima não diminuiu a atividade da superóxido dismutase de CuST. Com base nos estudos espectrais, eletroquímicos, estruturais e cálculos químicos quânticos, é proposto um mecanismo de desproporção de O2 catalisado por CuST@lysozyme.
Os organismos aeróbicos produzem a energia necessária para sustentar suas vidas por meio da respiração aeróbica. Espécies reativas de oxigênio (ROS), como radicais hidroxila (·OH), oxigênio singleto (1O2), peróxido de hidrogênio (H2O2) e superóxido (O2–) são os subprodutos inevitáveis desse processo. Essas ERO causam sérios danos oxidativos a biomoléculas, como lipídios, carboidratos, hormônios, proteínas e ácidos nucléicos. Entre essas ERO, o O2– é produzido por sistemas de transporte de elétrons, processos fagocíticos, oxidação enzimática e proteínas transportadoras de oxigênio, como hemoglobina e mioglobina1. Sob condições protônicas, o O2– reage com prótons (H+) para produzir outras ERO, como ·OH e H2O22. Portanto, a remoção de O2– é uma prioridade para organismos aeróbios. Para remover o O2– e evitar o dano oxidativo induzido pelo O2–, os organismos aeróbicos possuem metaloenzimas conhecidas como superóxido dismutases (SODs). SODs catalisam a desproporção de O2– em H2O2 e O2, conforme mostrado na reação (1):
Como as SODs desempenham um papel crucial na proteção das biomoléculas contra danos oxidativos, a expectativa de vida dos organismos depende da atividade eficiente da SOD. Organismos com maiores atividades de SOD apresentam menores taxas de mortalidade e vice-versa3. Os íons metálicos encontram-se nos centros ativos dos SODs, que catalisam a desproporção de O2– para produzir H2O2 e O2 por meio das reações (2) e (3), respectivamente:
Com base nos íons metálicos presentes nos centros ativos, os SODs são classificados em quatro categorias; SODs contendo Ni, Fe, Mn, Cu e Zn são conhecidos como NiSOD4,5,6,7,8, FeSOD9,10,11,12,13, MnSOD14,15,16,17,18,19 e CuZnSOD20, 21,22, respectivamente. Neste estudo, focamos no CuZnSOD mais prevalente, que contém íons Cu(II) e Zn(II) em seu centro ativo. Enquanto o íon Zn(II) fixa a estrutura de coordenação secundária em torno do centro ativo23, o íon Cu(II) catalisa a reação de desproporcionalidade do O2–, conforme mostrado nas reações (4) e (5) abaixo:
Para utilizar o CuZnSOD nativo como agente de remoção de O2, questões como seu alto custo e instabilidade devem ser resolvidas . Neste contexto, complexos de Cu(II) com baixos pesos moleculares têm sido relatados como modelos funcionais de SOD25,26. Dentre esses complexos de Cu (II), aqueles coordenados pelo ácido salicílico como ligante foram relatados como modelos funcionais de SOD . Nosso grupo também relatou complexos de Cu (II) compostos por porções de fenolato e L-aminoácidos . No entanto, esses compostos de coordenação podem ser tóxicos para biomoléculas após a liberação de íons Cu(II) de seus ligantes28. Para resolver este problema, focamos na forte capacidade de ligação de íons Cu (II) das proteínas .
Neste estudo, como primeira abordagem, investigamos a formação de uma proteína híbrida composta por lisozima, que escolhemos devido à sua estabilidade e cristalinidade, e um complexo funcional de Cu (II) mimético de SOD. Esperava-se que esta proteína híbrida mimética de SOD melhorasse a biocompatibilidade e estabilidade do complexo funcional de Cu (II) do modelo SOD.