Caracaterização cinética da redução das 1-Cys Peroxirredoxinas por ascorbato - Anschau, Valesca (2017)
Peroxirredoxinas (Prxs) são enzimas que desempenham papéis centrais no metabolismo redox celular, são proteínas abundantes reduzindo peróxidos com uma velocidade extraordinária. As Prxs estão presentes em todos os grupos taxonômicos, possuem várias isoformas com diferentes funções, tais como antioxidantes, chaperonas moleculares e reguladores da transdução de sinal. São peroxidases tióis dependentes baseadas em um resíduo de cisteína catalítico podendo ser divididas em 1-Cys ou 2-Cys, dependendo do número de resíduos de cisteínas envolvidos na catálise. Inicialmente a redução das Prxs foi descrita por ser estritamente dependente de tióis, no entanto nosso grupo demonstrou que o ascorbato também poderia reduzir o sulfênico intermediário das 1-Cys Prx (1-Cys Prx-SOH) em diferentes organismos. Esses dados representam um quebra no paradigma antioxidante tiól específico, mostrando que o ascorbato pode reduzir os ácidos sulfênicos nas 1-Cys Prx. Para obter evidências que o ascorbato possa ser considerado um redutor biológico das 1-Cys Prx, foi necessário determinar a constante de segunda ordem, uma vez que em células, outros compostos podem competir com este antioxidante. Devido a problemas técnicos, este foi um desafio por muitos anos. Neste trabalho, descrevemos a caracterização cinética da redução de ácidos sulfênicos por ascorbato em diferentes proteínas. Primeiramente, a redução das 1-Cys Prx-SOH foi analisado usando a enzima de A. fumigatus (AfPrxA) que apresenta similaridade de 37% com a Prdx6 (1-Cys Prx humana) e foi considerada uma enzima bastante estável. Inicialmente, realizamos a análise bi-substrato utilizando eletrodos específicos para H2O2 (Free Radical Analyzer 4100 da World Precision Instruments Inc.), através de uma abordagem de estado estacionário. AfPrxA decompõem H2O2 em uma reação ascorbato dependente com boa eficiência (kcat/KM asc = 7.4 x 103 M-1s-1), através de um mecanismo Bi-Bi Ping-Pong. Para apoiar ainda mais esses resultados, desenvolvemos uma abordagem cinética independente, baseada na competição entre diclorofenolindofenol (DCPIP) e ácidos sulfênicos por ascorbato. DCPIP é um sensor redox, cuja a coloração azul é perdida quando reduzido. Primeiramente, confirmamos que o DCPIP foi reduzido por ascorbato com uma constante de segunda ordem de 718 M-1s-1, similar a valores descritos na literatura anteriormente. Este método validou nossas condições de ensaio, permitindo determinar a constante de segunda ordem de reação entre AfPrxA-SOH e ascorbato (1,5 x 103 M-1s-1) a pH 7,44, 25ºC através da abordagem de pseudo-primeira ordem. Portanto, por dois métodos diferentes, demonstramos que o ascorbato reduz a AfPrxA-SOH com constantes de velocidade na ordem de 103 M-1s-1. Este ensaio também nos permitiu determinar as constantes de segunda ordem para as 1-Cys Prx de diferentes organismos como bactéria, levedura, planta e mamíferos. Em todos os casos, as constantes de velocidade foram na ordem de 103 M-1s-1. Posteriormente, analisamos se a 2-Cys Prx de levedura (Tsa1), que possui uma mutação na cisteína de resolução por um resíduo de serina (Tsa1-C170S) poderia adquiri atividade ascorbato dependente. Novamente, a forma ácido sulfênico da Tsa1-C170S foi reduzida por ascorbato na mesma ordem de grandeza de 103 M-1s-1. Em adição, decidimos investigar a redução dos Cys-SOH por ascorbato em outras proteínas como Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (GAPDH) e Papaína que também possuem um ácido sulfênico como produto da oxidação. A constante de segunda ordem obtida da reação com ascorbato foi novamente à mesma ordem de grandeza (103 M-1s-1). Em conclusão, a redução de ácidos sulfênicos presentes nas Prxs por ascorbato pode ser considerada relevante em compartimentos subcelulares em que este redutor esteja presente em grandes quantidades. Além disso, o ascorbato pode reduzir ácidos sulfênicos de outras proteínas, e esta interação pode representar uma nova via na biologia redox que ainda precisa ser explorada in vivo