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Estudo voltamétrico da interação dos íons Zn2+, Cu2+, Cd2+ e Pb2+ com a enzima catalase

by da Silva, Jonatas Gomes

Abstract (Summary)
A catalase é uma enzima responsável pela redução de peróxido de hidrogênio (HO ) a água (H O) e oxigênio (O ), que apresenta alguns sítios de 2 2 2 2ligação para íons metálicos (Cys, His). A ligação entre a enzima e os íons metálicos pode causar mudanças conformacionais ou estabilizar a estrutura da enzima, resultando na sua inibição ou ativação. A inibição da CAT, que ocorre com excesso de metal, contribui para o aumento da geração de espécies reativas de oxigênio, levando ao estresse oxidativo. Neste trabalho, foi estudado separadamente a 2+ 2+ 2+ 2+ interação dos íons metálicos Zn , Cu , Cd e Pb com a catalase, em meio semelhante ao fisiológico, por voltametria de redissolução anódica de pulso diferencial (DPASV), voltametria cíclica (CV) e voltametria de pulso diferencial (DPV). Os objetivos principais deste trabalho foram verificar a existência de interações entre os íons metálicos e a CAT, determinar os parâmetros quantitativos do sistema (estequiometria, constante de dissociação (K ) e potencial padrão de d0´redução do complexo (E )) e identificar por meio de estudo teórico os possíveis 2+ 2+ 2+ 2+ sítios de ligação dos íons Zn , Cu , Cd e Pb na estrutura da catalase, com o propósito de permitir uma melhor compreensão do papel dos metais no estresse 2+ 2+ 2+ 2+ oxidativo. Os possíveis sítios de ligação do Zn , Cu , Cd e Pb na molécula de CAT foram identificados, considerando apenas os sítios sem impedimento estérico contendo resíduos de histidina e cisteína, por meio de comparação dos parâmetros físico-químicos (MM, pI e MH) de peptídeos padrão que se ligam a zinco, cobre, cádmio e chumbo e dos peptídeos gerados na clivagem da CAT com as enzimas 2+GluC2 e V8-proteinase. A formação de um complexo estável entre o Zn e a CAT foi -11 -1verificada utilizando tanto a DPASV (K = 1,62 x 10 mol L ) quanto a CV (K = 2,98 d d -11 -1 2+x 10 mol L ). Uma estequiometria de 20 íons Zn para uma molécula de CAT foi determinada para a reação, sendo este valor bem próximo do número de possíveis 2+sítios de ligação do íon Zn identificados no estudo teórico (28 possíveis sítios de 2+ligação). A formação de um complexo estável, com estequiometria de 16 íons Cu para uma molécula de CAT (valor bem próximo do número de possíveis sítios de 2+ identificados no estudo teórico - 24 possíveis sítios de ligação), ligação do íon Cufoi evidenciada pelo decaimento das correntes de oxidação/redução do metal com a -10= 1,73 x 10 adição da CAT à solução e pelo valor da constante de dissociação (Kd -1 -10 -1 -10 -1 mol L- DPASV, K = 1,25 x 10 mol L - CV, K = 1,81 x 10 mol L ? DPV). A d d pequena diferença entre os valores teórico e experimental das estequiometrias dos complexos pode ser atribuída ao impedimento estérico de alguns sítios, considerados aptos nos estudos teóricos, ocasionada pelo tamanho da enzima e sua conformação na superfície do eletrodo e pelo pH do meio. Os valores de K d2+ 2+calculados para os complexos Zn ? CAT e Cu ? CAT sugerem a participação do zinco e do cobre na inibição da enzima catalase pela formação de complexos estáveis, contribuindo desta maneira para o estresse oxidativo. Para os sistemas 2+ 2+Cd ? CAT e Pb ? CAT não foi possível determinar a estequiometria e a constante de dissociação, pois foi observado um decaimento pouco expressivo (a corrente não foi eliminada completamente) da corrente de oxidação do cádmio e do chumbo com a adição de CAT, levando às seguintes hipóteses: os sítios de ligação para esses metais já estão ocupados, há impedimento estérico para as ligações, a interação não é estável, ou a concentração dos metais no meio não favorece a formação dos complexos com a catalase.
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Bibliographical Information:

Advisor:Clarissa Silva Pires de Castro; Marçal de Oliveira Neto; Silvia Keli de Barros Alcanfor

School:Universidade de Brasília

School Location:Brazil

Source Type:Master's Thesis

Keywords:íons metálicos estresse oxidativo

ISBN:

Date of Publication:12/07/2007

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