Características estruturais e mecanísticas da enzima desnitrificante Redutase do Nitrito Citocromo cd1

Abstract

O citocromo cd1 NiR (cit. cd1) catalisa a conversão de nitrito a óxido nítrico na bactéria desnitrificante, Marinobacter hydrocarbonoclasticus. Consiste num homodímero de 120 kDa, sendo cada monómero constituído por dois domínios, um de transferência electrónica (hemo c) e outro catalítico (hemo d1). Estudos anteriores mostraram que a actividade enzimática depende de uma pré-activação estrutural desencadeada pela entrada de electrões através do seu parceiro redox fisiológico [1]. Resultados obtidos por electroquímica mediada mostraram que a velocidade da reacção enzimática depende da natureza do parceiro redox, sendo o seu doador electrónico fisiológico, o cit. c552, aquele que proporciona velocidades reaccionais mais elevadas. Com efeito, este foi o único agente redutor que permitiu observar actividade catalítica em condições saturantes de nitrito, segundo um mecanismo do tipo EC’. Nas situações em que se substituiu o cit. c552 por um mediador biológico (cit. c de coração de cavalo) ou químico (PMS, índigo carmine e fenosafranina), apenas se observou a existência de uma resposta catalítica para velocidades de varrimento muito baixas. Como tal, conclui-se que a velocidade de transferência electrónica intermolecular é muito mais lenta quando o parceiro redox do cit. cd1 não é o cit. c552. Apesar de não se ter conseguido determinar a estrutura cristalina da proteína em estudo no decurso desta tese, concluiu-se por modelação computacional, que esta apresenta uma elevada semelhança estrutural com a proteína de Ps. aeruginosa. Através do estudo bioinformático do acoplamento entre os pares enzima/parceiros redox biológicos (cit. c552 e cit. c), não foi possível verificar diferenças nas interacções estabelecidas entre os dois intervenientes, assim como nas distâncias Fe-Fe entre os hemos c de ambos, contrariando os resultados obtidos por electroquímica. Este facto deve-se ao valor de pH a que foram determinadas as estruturas de proteína usadas neste estudo (pH 8,4) não corresponder ao usado nos ensaios electroquímicos (pH 6,3), não foi possível concluir sobre as diferenças de funcionalidade dos complexos cit. cd1 NiR/cit. c552 e cit. cd1 NiR/cit c observadas experimentalmente (sabe-se que a constante de transferência intermolecular baixa drasticamente a partir de pH 7 [2]). Assim, com o estudo de dockings realizado entre os pares enzima/mediadores químicos, apenas se pôde avaliar a posição de interacção energeticamente favorável, não sendo possível distinguir o papel do agente redutor.