Porque os estudos de metaloproteina são importantes para a vida

No dia 25 de julho de 2015, o portal Ambiente Brasil, publicou uma matéria informando que pesquisadores do Brasil e do Canadá descreveram uma nova metodologia para estudar a mecânica das reações químicas catalisadas por metaloproteínas, onde foi utilizada uma metodologia que permite desenovelar apenas parcialmente a proteína sem danificar a cadeia polipeptídica.

Uma metaloproteína é uma proteína que contém um ou mais íons metálicos na sua estrutura, seja diretamente ligado à cadeia polipeptídica, seja inseridos numa molécula não proteica covalentemente ligada à cadeia polipeptídica. São moléculas com o diferencial de terem em sua estrutura de aminoácidos alguns átomos metálicos, como o ferro, por exemplo. Cerca de 30% das proteínas contém essa partícula, que apresenta como principal característica a facilidade de trocar elétrons, permitindo uma maior ocorrência de reações químicas, muitas metaloproteínas são enzimas (metaloenzimas), em particular oxidorredutases. Uma grande parte são proteínas de transferência eletrônica, servindo como meio de transporte de elétrons para outras enzimas, nelas existe uma região complementar denominada sítio ativo, que é o local onde ocorrem as reações químicas. Para que estas sejam feitas mais rapidamente, as proteínas apresentam estas estruturas em arranjo para obterem um maior controle sobre elas mesmas e as suas reações ocorridas.

Metal e proteína desenvolveram uma interação sinérgica, estabelecendo controle estrutural das propriedades do metal pela estrutura proteica (relações estrutura/função). Alguns metais são ativadores de enzimas, mas a maior relevância é em catálise, onde o centro metálico coordenado leva prioritariamente as reações redox. Os centros catalíticos das metaloproteínas são formados por interação direta de átomos coordenantes de cadeias laterais de aminoácidos, que formam ligações dativas com o metal. Em geral, os átomos coordenantes são de oxigénio, azoto e enxofre e os aminoácidos que são mais frequentemente encontrados em centros ativos a coordenar metais de transição são o ácido glutâmico (glu), ácido aspártico (asp), tirosina (tir), histidina (his), lisina (lis), cisteína (cis) e metionina (met).

A maioria dos metais de transição podem ter diferentes estados de oxidação, diferentes potenciais de oxidação (facilidade de se oxidar ou reduzir) e apresentar ou não paramagnetismo. Conforme o meio em que se encontram, ou seja, o cofator enzimático ou cadeias laterais de aminoácidos a que se encontram ligados, ou a presença de mais metais, variam estas características, que conferem às metaloproteínas propriedades únicas.

Grande parte das metaloproteínas são isoladas em estados inativos e para promoverem a catálise requerem uma etapa de ativação. Para gerar um sítio catalítico é necessário poder redutor, alterações de estado de oxidação e spin, incubação com substratos e algumas vezes a presença de íons externos. Estes processos conduzem a importantes alterações conformacionais que levam ao design de um centro catalítico competente.

O processo analítico para a identificação e quantificação de uma metaloproteína inclui pelo menos três etapas: (i) uma etapa seletiva, na qual é necessário que se use uma técnica de separação (tais como LC, CE, 2DE ou 2D-PAGE) para o isolamento da metaloproteína da matriz; (ii) uma etapa estrutural, na qual se tem por objetivo uma caracterização mais exata das biomoléculas em estudo (onde podem ser usadas técnicas como, por exemplo, MALDI-TOF-MS ou QTOF-MS) e (iii) uma etapa quantitativa, para a quantificação das espécies metálicas (utilizando-se técnicas como, por exemplo, ICP-MS ou AAS). 

As metaloproteinases participam de uma variedade de eventos importantes para o organismo humano, entender como ocorre o processo em que o metal certo é inserido em uma dada metaloproteína e como a biodisponibilidade dos metais é regulada poderá ser a forma de controlar o funcionamento celular, pois o descontrole de algumas etapas pode culminar com o aparecimento ou progressão de determinadas enfermidades.

Referências
Nova técnica ajuda a estudar reações de metaloproteínas. 2015. Disponível em: . Acesso em: 25 jul. 2015.

MAIA, Luisa B.; PAULETA, Sofia R.; MOURA, José J. G.. Química de Coordenação e Biologia: Controle da Atividade Enzimática por Alteração da Coordenação de Centros Metálicos Catalíticos. Boletim da Sociedade Portuguesa de Química, Lisboa, v. 9, n. 132, p.9-21, mar. 2014. Trimestral.
MAGALHÃES, Cristiana Schmidt de. Avaliação comparativa de procedimentos de extração de proteínas em plantas medicinais e fitoterápicos e quantificação de metais associados a essas proteínas.2008. 133 f. Tese (Doutorado) - Curso de Ciências, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2008.
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