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Tipo: Dissertação
Título : Estudo espectroeletroquímico da hemeproteína extremófila HGbI (Hell's Gate Globin I)
Título en inglés: Spectroelectrochemical study of the extremophilic hemeprotein HGbI (Hell's Gate Globin I)
Autor : Souza, Luiz Henrique da Costa
Tutor: Diógenes, Izaura Cirino Nogueira
Co-asesor: Sousa, Eduardo Henrique Silva de
Palabras clave : Hemeproteínas;Proteínas extremófilas;Espectroeletroquímica;Hell’s Gate Globin
Fecha de publicación : 2020
Citación : SOUZA, Luiz Henrique da Costa. Estudo espectroeletroquímico da hemeproteína extremófila HGbI (Hell's Gate Globin I). 2020. 67 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Resumen en portugués brasileño: Dentre as globinas identificadas no microrganismo Methylacidiphilum infernorum, um metanotrofo que sobrevive em condições extremas de temperatura e pH, tem-se a Hell’s Gate Globin I (HGbI), uma hemeproteína que apresenta características peculiares, como estabilidade em pH 2,8, hexacoordenação no estado FeII dependente do pH e uma capacidade anômala de coordenação do íon acetato ao grupo heme. Apesar da função fisiológica dessa proteína no microrganismo permanecer não identificada, sabe-se que há interações com o íon FeIII/II no grupo heme e que estas dependem do estado de oxidação. Este trabalho teve como objetivo a determinação do potencial redox do ponto médio (Em) da proteína HGbI na ausência e na presença de ligantes (cianeto, imidazol, monóxido de carbono, acetato e oxigênio) em soluções de diferentes valores de pH. Para tanto, procedeu-se o estudo espectroeletroquímico onde a técnica de espectroscopia de absorção eletrônica nas regiões do ultravioleta e visível (UV-Vis) foi acoplada à técnica de eletrólise a potencial controlado usando-se uma célula espectroeletroquímica de camada delgada contendo, além da proteína, diferentes mediadores redox. Os valores de Em determinados foram: -307, -330, - 501, -313, -312 mV vs eletrodo padrão de hidrogênio (EPH) na ausência de ligantes e na presença de imidazol, cianeto, oxigênio e acetato, respectivamente. As medidas em meio contendo CO apresentaram histerese com valores de potenciais de oxidação e redução de 358 e -182 mV vs EPH, respectivamente. Os testes catalíticos em relação à reação de redução de acetato foram monitorados por UV-Vis em soluções de pH 5 e 8, sendo observadas alterações espectrais apenas em meio ácido. A mudança no perfil espectral foi atribuída à geração de um novo composto resultante da redução do acetato. Os experimentos espectroeletroquímicos em soluções de diferentes valores de pH, além de permitir a determinação do pKa (6,9; meio sem ligantes exógenos), fornceram indícios para a sugestão do resíduo lisina como sexto ligante. Os resultados obtidos, em conjunto com dados da literatura, reforçam que a função fisiológica da proteína HGbI está associada ao estado redox do átomo de ferro e que esta não atua no armazenamento ou transporte de oxigênio no microrganismo Methylacidiphilum infernorum. Experimentos adicionais para confirmação do sexto ligante e elucidação do mecanismo de redução do acetato precisam ser realizados a fim de contribuir para o entendimento da função fisiológica da proteína HGbI.
Abstract: Among the globins identified in the microorganism Methylacidiphilum infernorum, a methanotroph that survives under extreme temperature and pH conditions, there is the Hell’s Gate Globin I (HGbI), a hemeprotein that present peculiar features, like stability in pH 2.8, pH-dependent hexacoordination in the reduced state (FeII), and an anomalous ability to coordinate acetate ion to the heme group. Despite the biological function of HGbI in the microorganism remains unsolved it is known there are interactions with the FeIII/II ion of the heme group which are dependent on the oxidation state. This work aimed the determination of the midpoint redox potential (Em) of the HGbI protein in the absence and presence of relevant molecules (cyanide, imidazole, carbo monoxide, acetate and oxygen) in solution of different pH values. For that, a spectroelectrochemical study was performed where the techniques electronic absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible regions and electrolysis at controlled potential were coupled by using a thin layer spectroelectrochemical cell containing, besides the protein, different redox mediators. The determined Em values were as follows: 307, -330, - 501, -313 and -312 mV vs standard hydrogen electrode (SHE) in the absence and presence of imidazole, cyanide, oxygen and acetate, respectively. The measurements in medium containing CO showed hysteresis with oxidation and reductions potentials at 358 and -182 mV vs SHE, respectively. The catalytic assays in respect to the reduction reaction of acetate were monitored by UV-Vis in solutions of pH 5 and 8, with spectral changes being observed only in acid medium. The change in the spectral profile was assigned to the generation of a new compound resultant of acetate reduction. The spectroelectrochemical experiments in solutions of different pH values, besides allowed the determination of pKa (6.9; in the absence of ligand), provide support for suggesting lysine as the sixth ligand. The obtained results, in conjunction with the literature, reinforce the physiological function of HGbI is associated to the oxidation state of the iron atom and that it is not involved in the storage nor in the transport of oxygen in the Methylacidiphilum infernorum microorganism. Further studies are required for the confirmation of the sixth ligand as well as for the elucidation of the mechanism of the acetate reduction aiming to contribute for the understanding of the physiological function of HGbI.
URI : http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/72756
Aparece en las colecciones: DQOI - Dissertações defendidas na UFC

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