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Type: Tese
Title: Estudos espectroscópicos e cromatográficos da globina recombinante Hell’s Gate I (HGbI) do Methylacidiphilum infernorum
Title in English: Spectroscopic and chromatographic studies of recombinant globin Hell’s Gate I (HGbI) from Methylacidiphilum infernorum
Authors: Guimarães, Wellinson Gadêlha
Advisor: Sousa, Eduardo Henrique Silva de
Keywords in Brazilian Portuguese : Methylacidiphilum infernorum;Hemeproteína;HGbI;Alterações estruturais
Keywords in English : Methylacidiphilum infernorum;Hemeprotein;HGbI;Structural changes
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Issue Date: 2022
Citation: GUIMARÃES,Wellinson Gadêlha. Estudos espectroscópicos e cromatográficos da globina recombinante Hell’s Gate I (HGbI) do Methylacidiphilum infernorum. 2022.115 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Abstract in Brazilian Portuguese: A proteína HGbI do Methylacidiphilum infernorum pertentece a família das globinas, e apresenta propriedades relevantes como, resistência a autoxidação do centro metálico, estabilidade do heme em meio ácido e hexacoordenação do Fe2+ dependente do pH. Embora essa proteína seja conhecida e estudada há algum tempo, muitos aspectos a seu respeito ainda são desconhecidos. Nesse trabalho, se investigou os aspectos conformacionais da HGbI recombinante em condições diversas, sobretudo variando o pH e estado de oxidação/coordenação do Fe do heme. Complementarmente, foram realizados estudos exploratórios de atividades catalíticas típicas de hemeproteínas. Para isso foram utilizadas técnicas espectroscópicas como absorção eletrônica, dicroísmo circular e fluorescência; além de cromatografia de filtração em gel analítica. Os ensaios de CD indicaram que aproximadamente 90% de α-hélices formam a estrutura secundária dessa proteína. A mudança no estado redox do ferro influencia a estrutura terciária da proteína como sugerido por CD e fluorescência. A estabilidade térmica foi mensurada, sendo mais elevada na forma férrica (Tm = 81 ºC, pH 7,0). Adicionalmente, destaca-se a tolerância frente a solventes orgânicos, empregando-se até 30% de DMSO ou 50% metanol. Estudos cromatográficos sugerem a existência de uma estrutura quartenária da proteína quando na forma ferrosa, indicando um equilíbrio monômero-dímero, não observado na forma férrica. A interação da HGbI com cianeto e imidazol foram explorados, indicando um perfil de ligação análogo a neuroglobina. Com respeito a potencial atividade catalítica, a HGbI mostrou-se ativa quanto à catálise de reações peroxidases e dealoperoxidase, ainda que inferior ao da mioglobina. Assim, levando em consideração características de estabilidade da HGbI e os resultados catalíticos preliminares, abrem-se perspectivas para otimizações com mutações e/ou inserção de grupos prostéticos não naturais, a fim de melhorar suas propriedades enzimáticas, como vem sendo empregado em certas proteínas.
Abstract: HGbI protein from Methylacidiphilum infernorum belongs to the globin Family, exhibiting exciting properties such as resistance to autoxidation of the metallic center, stability of heme in acidic medium and pH-dependent hexacoordination of Fe2+. Although this protein has been discovered for a while, many aspects about it are still unknown. Here, it was investigated conformational aspects of HGbI at different conditions, especially varying pH and Fe heme redox state/coordination. In addition, exploratory studies of typical catalytic activities of hemeproteins were carried out. For these purposes, it was employed techniques such as UV-Vis electronic spectroscopy, circular dichroism, fluorescence, and also analytical gel filtration chromatography. CD assays indicate that approximately 90% of secondary structure is α-helix. Iron redox state influences tertiary structure of the protein according to CD and fluorescence studies. Thermal stability was measured, where it was higher in the ferric form (Tm = 81ºC, pH 7.0). Additionally, expressive tolerance to organic solvents is highlighted, using up to 30% of DMSO or 50% of methanol. Chromatographic studies indicates the existence of a quaternary structure in the ferrous form, suggesting a monomer-dimer equillibrium, that was not shown in the ferric form. HGbI interaction to cyanide and imidazole showed a binding profile analogous to neuroglobin. Regarding to the potential catalytic activity, HGbI was shown to be active catalyzing peroxidases and dealoperoxidase reactions, although it has been lesser than myoglobin. Thus, taking into account the robust characteristics of HGbI and preliminary catalytic results, it emerges great perspectives for HGbI optimizations with mutations and/or insertion of unnatural prosthetic groups, in order to improve its enzymatic properties, as has been done to certain proteins.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76183
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6778-823X
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/3903986754288507
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0007-8452
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/5786105409287453
Access Rights: Acesso Aberto
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