Influência do íon zinco na reatividade química da mioglobina - Marques, Fernando Mattiucci (2019)
Estudo da reatividade de heme-proteínas é de relevância para processos redox no sistema biológico e na digestão de alimentos. A mioglobina (Mb) é a ferro-heme proteína majoritária do músculo esquelético de mamíferos e tem como principal função biológica suprir a demanda mitocondrial de oxigênio no musculo. Na carne a Mb é o principal pigmento responsável pela coloração do produto, porém durante sua digestão, pode ser ativada por peróxidos à espécies hipervalentes que promovem estresse oxidativo no trato digestivo. O íon zinco (ZnII) se apresenta como um componente estrutural e/ou funcional de várias metaloenzimas e metaloproteínas, participando de muitas reações do metabolismo celular e de processos fisiológicos. Desta forma, a estrutura e a reatividade da Mb foi investigada frente a íons de zincoII. Os dados de espectroscopia de absorção eletrônica sugere uma alteração conformacional da proteína consequentemente uma distorção do anel porfirínico. A intensidade de emissão de fluorescência intrínseca do triptofano (Trp) é aumentada com o aumento da concentração de íons zincoII. O máximo de emissão não é deslocada no espectro de fluorescência, indicando, desta forma, que o ambiente químico do Trp permanece hidrofóbico. De acordo com dados obtidos por Dicroismo Circular (CD), observa-se um aumento do valor absoluto do sinal de elipticidade molar sugerindo mudanças conformacionais significativas ao longo do tempo. A deconvolução dos espectros de CD revela um decréscimo da estrutura secundária do tipo α-hélice e aumento da estrutura secundária de folha-β com estrutura randômica. Através dos dados de titulação isotérmica microcalorimétrica (ITC) para a interação entre a Mb e os íons de zincoII foram determinados os parâmetros entálpicos (ΔH = - 21,0 ± 0,5 kcal mol-1), entrópicos (ΔS = - 49,9 ± 0,3 kcal mol-1) e a variação de energia livre de Gibbs (ΔG = - 6,18 ± 0,5 kcal mol-1) a 298 K. Também foi possível determinar a constante de constante de equilíbrio a 298 K (KA = (3,22 ± 0,2) x 104 L mol-1) com estequiometria = 1 : 1. A redução da espécie ferrilmioglobina (MbFeIV=O) pela cisteína produz a metamioglobina (MbFeIII) e sulfomioglobina (SulfMbFeII), na ausência e presença de íons de zincoII,a constante de velocidade de segunda ordem para a formação da espécie SulfMbFeII a 298 K foi de k2 = 1,39 ± 0,16 L mol-1 s-1 e k\'2 ≈ 3,25 ± 0,18 L mol-1 s-1 respectivamente. Os estudos de espectroscopia de absorção de transientes mostraram que a Mb apresenta uma afinidade maior pelo ligante (O2 e CO) com íons de zincoII no meio reacional. A espécie perferrilMb foi gerada através da irradiação (355 nm) da espécie ferrilMb. O estudo da Zn-perferrilMb frente ao redutor CO, indica a formação da espécie CO2 resultando em uma redução via 2 elétrons formando a espécie metamioglobina.