Em um artigo publicado recentemente na revista Nature Communications, pesquisadores sediados no Brasil e no Canad\u00e1 descreveram uma nova metodologia para estudar a mec\u00e2nica das rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas catalisadas por metaloprote\u00ednas \u2013 um tipo de enzima que cont\u00e9m \u00edons met\u00e1licos ligados na cadeia polipept\u00eddica.<\/p>\n
O trabalho \u00e9 apoiado pela FAPESP, por meio do projeto \u201cDesenvolvimento e aplica\u00e7\u00e3o de simula\u00e7\u00e3o computacional e an\u00e1lise espectrosc\u00f3pica para o estudo de metaloenzimas e de prote\u00ednas flex\u00edveis\u201d, coordenado pelo professor do Instituto de Qu\u00edmica da Universidade de S\u00e3o Paulo (IQ-USP) Guilherme Menegon Arantes, coautor do artigo.<\/p>\n
\u201cAs metaloprote\u00ednas \u2013 particularmente aquelas que cont\u00eam \u00e1tomos de ferro e de enxofre \u2013 est\u00e3o envolvidas em diversos processos biol\u00f3gicos importantes para a vida, como fotoss\u00edntese e respira\u00e7\u00e3o celular. Se conseguirmos entender como ocorrem a forma\u00e7\u00e3o e a quebra de liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas nessas enzimas, compreenderemos melhor os processos biol\u00f3gicos nos quais elas est\u00e3o envolvidas\u201d, disse Arantes em entrevista \u00e0 Ag\u00eancia FAPESP.<\/p>\n
Como os \u00e1tomos met\u00e1licos possuem estrutura eletr\u00f4nica mais flex\u00edvel, explicou o pesquisador, eles s\u00e3o mais reativos do que as mol\u00e9culas puramente org\u00e2nicas, formadas apenas por amino\u00e1cidos. Por esse motivo, as metaloprote\u00ednas s\u00e3o capazes de catalisar rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas muito dif\u00edceis, que n\u00e3o ocorreriam sem a presen\u00e7a dessas enzimas.<\/p>\n
De acordo com Arantes, o grande desafio dos cientistas interessados em estudar essas prote\u00ednas t\u00eam sido acessar esses grupos met\u00e1licos em laborat\u00f3rio. Assim como qualquer prote\u00edna, para que essas enzimas assumam sua forma funcional, as cadeias polipept\u00eddicas se dobram como se fossem um origami ao mesmo tempo em que se enrolam, em um processo conhecido como enovelamento. Como os grupos met\u00e1licos s\u00e3o altamente reativos, acredita-se que o processo evolutivo tenha feito com que eles ficassem escondidos no interior da estrutura tridimensional, de forma a evitar que ocorram rea\u00e7\u00f5es indesejadas.<\/p>\n
\u201cIsso facilita a atividade da enzima, mas dificulta a vida do pesquisador que quer estud\u00e1-la. Os m\u00e9todos existentes at\u00e9 ent\u00e3o consistiam em desmontar a estrutura tridimensional com uso de condi\u00e7\u00f5es f\u00edsicas dr\u00e1sticas ou de subst\u00e2ncias qu\u00edmicas. Em nosso trabalho foi usada uma metodologia que permite desenovelar apenas parcialmente a prote\u00edna sem danificar a cadeia polipept\u00eddica, o que possibilita estudar as enzimas em situa\u00e7\u00e3o mais parecida com as encontradas nos organismos vivos\u201d, explicou Arantes.<\/p>\n
O grupo da USP e da University of British Columbia, no Canad\u00e1, est\u00e1 interessado particularmente nas prote\u00ednas equipadas com centros de ferro-enxofre. Elas est\u00e3o presentes em todos os organismos vivos e desempenham fun\u00e7\u00f5es diversas, como transfer\u00eancia de el\u00e9trons entre outras prote\u00ednas, cat\u00e1lise enzim\u00e1tica e regula\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica. No artigo rec\u00e9m-publicado foi usada como modelo uma prote\u00edna chamada rubredoxina, que realiza a transfer\u00eancia de el\u00e9trons em microrganismos.<\/p>\n
Com aux\u00edlio de t\u00e9cnica de microscopia de for\u00e7a at\u00f4mica, os pesquisadores do Canad\u00e1 s\u00e3o capazes de manipular a cadeia polipept\u00eddica que comp\u00f5e a prote\u00edna, esticando-a e, ao mesmo tempo, medindo o deslocamento e a for\u00e7a necess\u00e1ria para que ocorra o desenovelamento.<\/p>\n
Paralelamente, no Brasil, o grupo coordenado por Arantes realiza a simula\u00e7\u00e3o computacional da rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica. \u201cEmbora o experimento consiga medir com bastante precis\u00e3o a for\u00e7a e o deslocamento necess\u00e1rio para o desenovelamento, n\u00e3o oferece uma vis\u00e3o microsc\u00f3pica do processo. Na simula\u00e7\u00e3o, fazemos uma esp\u00e9cie de filme bem detalhado mostrando a estrutura da prote\u00edna e como ocorre a quebra ou forma\u00e7\u00e3o de liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas. Ent\u00e3o podemos comparar e validar a simula\u00e7\u00e3o com os dados reais obtidos no experimento\u201d, disse Arantes.<\/p>\n
Para fazer a simula\u00e7\u00e3o, o grupo da USP usa uma t\u00e9cnica conhecida como potenciais h\u00edbridos, que rendeu o Pr\u00eamio Nobel de Qu\u00edmica de 2013 ao austr\u00edaco Martin Karplus (Universidade Harvard), ao sul-africano Michael Levitt (Universidade Stanford) e ao israelense Arieh Warshel (Universidade do Sul da Calif\u00f3rnia).<\/p>\n
\u201cEssa \u00e9 uma t\u00e9cnica com a qual venho trabalhando desde o doutorado, com apoio da FAPESP, que consiste em aliar a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica \u00e0 mec\u00e2nica molecular para descrever quebra ou forma\u00e7\u00e3o de liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas em prote\u00ednas ou em outros sistemas moleculares complexos\u201d, disse Arantes.<\/p>\n
Embora a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica seja a teoria mais apropriada para descrever esse tipo de fen\u00f4meno, disse o pesquisador, seu uso se torna invi\u00e1vel quando o sistema a ser estudado \u00e9 t\u00e3o complexo como uma prote\u00edna, formada por milhares de \u00e1tomos.<\/p>\n
\u201cNem mesmo os supercomputadores s\u00e3o capazes de fazer contas dessa magnitude, ent\u00e3o usamos aproxima\u00e7\u00f5es. A mec\u00e2nica qu\u00e2ntica \u00e9 empregada apenas para estudar o s\u00edtio catal\u00edtico da enzima e todo o restante da mol\u00e9cula que n\u00e3o est\u00e1 envolvida na rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica \u00e9 descrita com a mec\u00e2nica molecular, sem detalhamento da estrutura eletr\u00f4nica\u201d, explicou Arantes.<\/p>\n
Em um trabalho anterior, publicado na revista Angewandte Chemie, o grupo simulou como ocorre a quebra da liga\u00e7\u00e3o ferro-enxofre na rubredoxina durante o desenovelamento sem a presen\u00e7a de qualquer outro reagente qu\u00edmico.<\/p>\n
No artigo mais recente, foi acrescentado um agente nucleof\u00edlico \u2013 que se liga ao \u00e1tomo de ferro \u2013 e um agente eletrof\u00edlico \u2013 que se liga ao \u00e1tomo de enxofre.<\/p>\n
\u201cO grupo experimental mediu a altera\u00e7\u00e3o da for\u00e7a necess\u00e1ria para romper a liga\u00e7\u00e3o natural do ferro com o enxofre, na presen\u00e7a de outros agentes competitivos. N\u00f3s fizemos a simula\u00e7\u00e3o para entender qual \u00e9 o mecanismo da rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e como ela \u00e9 facilitada pelo desenovelamento parcial da prote\u00edna e pela presen\u00e7a dos agentes qu\u00edmicos\u201d, contou Arantes.<\/p>\n
Na avalia\u00e7\u00e3o do pesquisador, a t\u00e9cnica combinada pode ser uma ferramenta poderosa para estudar a rea\u00e7\u00e3o e a estabilidade de diversas metaloprote\u00ednas.<\/p>\n
\u201cAo entender melhor a reatividade desses centros met\u00e1licos, podemos tentar encontrar meios de controlar os vazamentos de el\u00e9trons, que s\u00e3o respons\u00e1veis por formar cerca de 90% dos radicais livres gerados no interior das c\u00e9lulas. Esses radicais livres reagem com biomol\u00e9culas e podem prejudicar o funcionamento celular\u201d, afirmou Arantes. (Fonte: Ag\u00eancia Fapesp)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Descrita na revista Nature Communications, metodologia permite entender rea\u00e7\u00f5es de enzimas fundamentais para processos biol\u00f3gicos como fotoss\u00edntese e respira\u00e7\u00e3o celular. <\/a><\/p>\n<\/div>","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[36,75],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/117542"}],"collection":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=117542"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/117542\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=117542"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=117542"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=117542"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}