Estudos espectroscopicos de hidrogenases bacterianas: papel do níquel no metabolismo de hidrogenio

Abstract

Foram isoladas e caracterizadas hidrogenases de bactérias redutoras de sulfato do género Desulfovibrio (DI) (Dlqiqas, (NClB 9332), D=salexiqens (estirpe British Guiana, NClB 8403), Dlbaculatus(estirpe 9974, D5M 1743) e D.desulfuricans (ATCC 27774» e de uma bactéria metanogénica (Methanosarcina (Ns.) barkeri, D5M 800). Utilizou-se como técnica básica de caracterização a espectroscopia de Ressonância Paramagnética Electrónica (RPE), complementada, para a hidrogenase de D.qiqas, com estudos de espectroscopia de Mõssbauer. Todas as enzimas estudadas contêm niqueI e centros Fe/S pertencendo ao grupo das hidrogenases [NiFe]. A hidrogenase de D.qiqas (NClB 9932), tem uma massa molecular de 89,5 kDa, é composta de duas subunidades não idênticas de 62 e 26 kDa, res~ectivamente e contém 11 átomo-g de ferro e 1 átomo-g de niqueI por mole de enzima. Os àtomos de ferro encontram-se agrupados em centros Fe/5: um centro [3Fe-x5] e dois centros [4Fe-45]2+/1+. No estado nativo todos os centros Fe/5 estão no estado oxidado. O centro de niqueI contém um ião niqueI, provavelmente no estado de oxidação Ni 3+. Os estudos espectroscópicos de RPE e M~ssbauer revelaram a ausência de interaccções magnéticas entre estes quatro centros metálicos no estado nativo da enzima. O espectro de RPE do estado nativo apresenta essencialmente dois sinais de RPE: um sinal praticamente isotropico,centrado a g=2,01, detectável a temperaturas até cerca qe 30 K,atribuido, através de estudos de M~ssbauer, a um centro [3Fe-x5]oxidado (5=1/2); um sinal rõmbico, saturado com a potência da radiação de microondas a baixas temperaturas, detectado a temperaturas elevadas (facilmente observável a 77 K), com valores de g a 2,31, 2,23 e 2,02 (Qingl Ni-A). Em algumas preparações da hidrogenase é detectàvel outro sinal r6mbico, de menor intensidade,com valores de g a 2,33 2,16 e 2,02 (§ingl tli-B) a intensidade relativa destes dois sinais rdmbicos pode ser modificada por ciclos de redução/reoxidação anaer6bica da hidrogenase. Por substituição isot6pica com 61Ni foi possivel atribuir inequivocamente estes sinais de RPE rômbicos a espécies paramagneticas de niqueI, possivelmente NiCIII). A hidrogenase de D.gigas foi também isolada a partir de células crescidas em meio enriquecido em 57 Fe, o que permitiu realizar estudos detalhados de espectroscopia de Mõssbauer nos estados oxidado e reduzidos desta enzima.