IC.1.1 - Biofísica
Caracterização de Interações Moleculares e Mudanças Estruturais na Glutationa Redutase
Oxidada e Reduzida
*Thales Souza Freire¹,² , Ignez Caracelli²
1. Curso de Graduação em Física, Universidade Federal de São Carlos – UFSCar; *[email protected]
2. BioMat – Departamento de Física, DF, UFSCar, São Carlos/SP, [email protected]
Palavras Chave: Glutationa Redutase, FAD, interações intermoleculares
Introdução
A Glutationa Redutase (GR) é uma flavoenzima ubíqua
cuja função é manter a alta concentração celular da forma
reduzida do peptídeo GSH (o agente detoxificador) e a
baixa concentração de sua forma oxidada (GSSG), sendo
uma enzima chave no mecanismo de defesa celular contra
o estresse oxidativo de diversos organismos. A GR é um
dímero funcional, o que significa que resíduos de
aminoácidos dos dois monômeros participam do sítio ativo
da enzima.1
Uma das principais funções da GSH é a de eliminar
redutivamente o H2O2 e os hidroperóxidos orgânicos, os
quais podem danificar irreversivelmente a hemoglobina e
as membranas celulares; o acúmulo descontrolado de
peróxidos resulta no rompimento prematuro da célula.
Estes peróxidos são eliminados por meio da reação com a
GSH, catalisada pela enzima GSH-Px (glutationa
peroxidase). Após a reação da GSH com os radicais livres
esta se oxida, formando GSSG (duas moléculas de GSH
unidas por uma ligação dissulfeto entre seus grupos
sulfidrila). Assim, a GSSG precisa voltar à forma reduzida
GSH; isto ocorre por meio da redução da GSSG pelo
NADPH, catalisada pela enzima GR, uma etapa essencial
para manter íntegro o sistema de proteção celular. Esta
enzima, portanto, não age diretamente na remoção de
espécies radicalares, mas é responsável pela regeneração
da glutationa à sua forma reduzida, tendo como objetivo
impedir a paralisação do ciclo metabólico da GSH. Existe
uma importante correlação entre os níveis de glutationa
em sua forma reduzida e os mecanismos enzimáticos de
defesa.2
O levantamento de dados foi feito através do Protein Data
Bank (PDB)3 e do PDBePISA.4 As estruturas foram
analisadas no programa de visualização gráfica
DSVisualizer.5
Resultados e Discussão
Foram selecionadas 26 estruturas tridimensionais do PDB
nas várias etapas do ciclo de reação da Glutationa
Redutase (GR). Todas as estruturas cristalográficas foram
superposta. Primeiramente foi analisado o cofator desta
enzima, o FAD, durante as etapas da reação e foi possível
notar que não acorre modificação significativa nas 26
estruturas.
Posteriormente
foram
analisadas
as
estruturas
cristalográficas e as distâncias entre os aminoácidos do
sítio de ligação em cada etapa da reação para determinar
se havia um padrão. Nas enzimas estudadas, havia
diferentes ligantes: inibidores, íons e/ou substrato (Tabela
1). Foram avaliadas as interações intermoleculares no
sítio ativo, envolvendo os resíduos de aminoácidos,
incluindo também aqueles que não participam diretamente
do sítio ativo, mas que são polares carregados e estão na
entrada da cavidade do sítio ou que transferem carga para
a reação de oxidorredução.
Tabela 1. Complexos Cristalográficos (códigos PDB)
ESTRUTURAS
3DK8
3GRS
1GRT
3DJG
3DJJ
1GRB
3DK9
1K4Q
1GRT
1GRG
3GRT
3SQP
4GR1
4GRT
5GRT
1BWC
2GH5
1GRF
1GRH
1XAN
ESTRUTURAS
3DK4
1GRA
2GRT
1GRE
1GSN
1DNC
3DK8
LIGANTE
íon (PO4,Cl,Au), AUP, GOL
íon PO4
íons (PO4 ,SO4) e GOL
íon PO4
íon SO4
íon PO4
TS2
íon PO4, GOL e 3j8
íon PO4, RGS
CGC
TS4
íon Cl, AJ3
íon PO4, GOL,ELI
íon PO4, ACM
íon PO4, EOH
HXP
SUBSTRATO + LIGANTES
GSSG,íon SO4
GSSG
GDS,
GSH 2x,íon PO4
GSH, íon PO4
GSH ,íon PO4
GSH 2x ,íon SO4, GOL
Conclusões
A análise por visualização molecular mostrou que há um
padrão para as estruturas com e sem substrato que
diferem dos complexos cristalográficos que contém um
inibidor. Como resultado, além da verificação do padrão foi
possível observar interações que são modificadas quando
o ligante é um inibidor, impedindo as reações realizadas
pela enzima.
Agradecimentos
IC - 306121/2013-2
TSF – PIBIC 118743/2014-2
1
Referências
PAI e SCHULZ, 1983; SCHÖNLEBENJANAS et al., 1996
2
FERREIRA e MATSUBARA, 1997; VOET & VOET , 1995; ROVER JÚNIOR
et al., 2001
3
Protein Data Bank (PDB) http://www.pdb.org/pdb/home/home.do
4
PDB&PISA - http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/prot_int/pistart.html
5
Discovery Studio 3.5 - Accelrys Software Inc., Discovery Studio
Modeling Environment, Release 3.5, 2012.
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