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Isabel Cristina Ribau Fernandes Coutinho Mestre em Tecnologias do Medicamento A peroxidase do citocromo c de Marinobacter hydrocarbonoclasticus 617: aplicação de técnicas espectroscópicas e electroquímicas ao estudo do mecanismo de activação e catálise. Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química Sustentável Orientador: Doutora Sofia Rocha Pauleta, Cientista Convidada do Laboratório Associado REQUIMTE Doutora Patricia Mira Paes de Sousa Videira, Gestora de Ciência e Tecnologia da FCT Co-orientador: Doutor José João Galhardas de Moura, Professor Catedrático Aposentado da FCT-UNL Júri: Presidente: Prof. Doutor António Rendas Arguente(s): Prof. Doutora Isabel Maria Andrade Martins Galhardas de Moura Vogais: Prof. Doutora Margarida Maria Portela Correia dos Santos Romão Prof. Doutor Francisco Jorge Fernandes Caldeira Prof. Doutor Stephane Pierre Besson Prof. Doutor Francisco Manuel Ferreira Gírio Março 2013

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Isabel Cristina Ribau Fernandes Coutinho

Mestre em Tecnologias do Medicamento

A peroxidase do citocromo c de Marinobacter

hydrocarbonoclasticus 617: aplicao de tcnicas

espectroscpicas e electroqumicas ao estudo do

mecanismo de activao e catlise.

Dissertao para obteno do Grau de Doutor em Qumica Sustentvel

Orientador: Doutora Sofia Rocha Pauleta, Cientista Convidada do

Laboratrio Associado REQUIMTE

Doutora Patricia Mira Paes de Sousa Videira, Gestora de

Cincia e Tecnologia da FCT

Co-orientador: Doutor Jos Joo Galhardas de Moura, Professor

Catedrtico Aposentado da FCT-UNL

Jri:

Presidente: Prof. Doutor Antnio Rendas

Arguente(s): Prof. Doutora Isabel Maria Andrade Martins Galhardas de Moura

Vogais: Prof. Doutora Margarida Maria Portela Correia dos Santos Romo

Prof. Doutor Francisco Jorge Fernandes Caldeira

Prof. Doutor Stephane Pierre Besson

Prof. Doutor Francisco Manuel Ferreira Grio

Maro 2013

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2013

Isabel Cristina Ribau Fernandes Coutinho

Mestre em Tecnologias do Medicamento

A peroxidase do citocromo c de Marinobacter

hydrocarbonoclasticus 617: aplicao de tcnicas

espectroscpicas e electroqumicas ao estudo do

mecanismo de activao e catlise.

Dissertao para obteno do Grau de Doutor em

Qumica Sustentvel

Orientador: Sofia Pauleta, Cientista Convidade do

Laboratrio Associadao REQUIMTE, FCT-UNL e Patricia

Sousa, Gestora de Cincia e Tecnologia da FCT

Co-orientador: Jos Moura, Professor Catedrtico, FCT-

UNL

II

A peroxidase do citocromo c de Marinobacter hydrocarbonoclasticus 617: aplicao de

tcnicas espectroscpicas e electroqumicas ao estudo do mecanismo de activao e catlise.

Copyright

Isabel Cristina Ribau Fernandes Coutinho

FCT/UNL

UNL

A Faculdade de Cincias e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa tm o direito,

perptuo e sem limites geogrficos, de arquivar e publicar esta dissertao atravs de

exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer meio

conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar atravs de repositrios cientficos e de

admitir a sua cpia e distribuio com objectivos educacionais ou de investigao, no

comerciais, desde que seja dado crdito ao autor e editor.

III

Alice, Catarina e Beatriz

IV

AGRADECIMENTOS

Se vi mais longe, foi por estar de p sobre ombros de gigantes.

Isaac Newton

(Cartas a R. Hooke)

Gostaria de comear por agradecer Professora Isabel Moura e ao Professor Joo Moura a

oportunidade de realizar um trabalho de investigao na rea da Bioqumica e de usufruir de

boas condies a nvel laboratorial.

s minhas orientadoras Sofia Pauleta e Patrcia Sousa agradeo os conhecimentos adquiridos e

o tempo que disponibilizaram para a discusso de resultados.

A todos os que de algum modo me ajudaram a concretizar este trabalho, agradeo o empenho e

a amizade.

Agradeo a todos os colegas de laboratrio que durante estes anos me acompanharam e

encorajaram a continuar a trabalhar.

Por ltimo um agradecimento especial s minhas trs filhas, Alice, Catarina e Beatriz, que me

apoiaram durante estes anos e a quem dedico este trabalho.

Resumo

V

RESUMO

As peroxidases do citocromo c bacterianas catalisam a reduo do perxido de

hidrognio a gua. A sua estrutura, activao e os mecanismos de desintoxicao de perxido de

hidrognio tem sido alvo de estudos desde os anos noventa do sculo XX. Estas enzimas

existem numa grande variedade de organismos, tanto aerbios como anaerbios e protegem-os

do stress oxidativo.

Este trabalho teve como principal objectivo o aprofundamento do conhecimento do

mecanismo de activao e catlise da peroxidase do citocromo c (PCc) da bactria marinha

Ma. hydrocarbonoclasticus. Pretendeu-se compreender melhor os factores de que depende a

activao da enzima, e que alteraes estruturais provocam. Tambm se pretendeu conhecer

melhor os mecanismos que regem a transferncia de electres no meio biolgico, tendo-se

centrado este estudo na transferncia de electres entre a PCc e o seu parceiro fisiolgico o

citocromo c552. Analisou-se o comportamento electroqumico da PCc com elctrodos com filme

de protena e de membrana e utilizaram-se tcnicas espectroscpicas.

Iniciou-se o trabalho investigando as condies que permitem bactria Ma.

hydrocarbonoclasticus, sobreexpressar a peroxidase do citocromo c. Esta optimizao permitiu

confirmar que o FNR regula a expresso do gene ccp que codifica para esta enzima.

Caracterizou-se a PCc e investigou-se o seu mecanismo de activao, o qual exibe

caractersticas de efeito redox-Bohr. Estudou-se tambm a cintica da transferncia electrnica

intermolecular durante a catlise da peroxidase do citocromo c mediada pelo citocromo c552,

obtendo-se uma constante intermolecular, k, de (8,00,4) 106 M-1s-1. Investigou-se ainda a

influncia de condies experimentais como o pH ou a fora inica na catlise mediada. Os

resultados obtidos nas diferentes condies foram analisados com base em parmetros

termodinmicos e cinticos, tais como potenciais formais e constantes de velocidades de

transferncia intermolecular. Usando tcnicas electroqumicas obteve-se um pKa1 de 5,80,1 e

um pKa2 de 7,50,1, usando tcnicas espectroscpicas pKa1 de 5,50,1 e um pKa2 de 8,50,1.

Esta diferena de resultados foi atribuda s diferentes condies experimentais iniciais usadas

em cada tcnica. A anlise dos resultados do estudo da actividade cataltica com a fora inica

mostrou que o complexo entre a PCc e o citocromo c552 tem natureza hidrofbica. Com base nas

estruturas da PCc e do citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus, usando o algoritmo

computacional BiGGER e o programa Chemera, bem como dados de espectroscopia de

Ressonncia Magntica Nuclear, props-se uma estrutura para o complexo de transferncia

electrnica entre as duas protenas.

PALAVRAS-CHAVE: Peroxidase do citocromo c, Mecansimo de activao, Citocromo

c552, Catlise mediada, Complexo de transferncia electrnica.

VI

Abstract

VII

ABSTRACT

Since the nineties of the twenty century, the structure, activation and hydrogen peroxide

detoxification mechanism of bacterial cytochrome c peroxidase have been studied. These

cytochrome c peroxidase are important in cellular detoxification in bacteria by catalyzing the

reduction of hydrogen peroxide to water, they protect the bacterium from oxidative stress and its

ubiquity reflects its importance.

The main aim of this work was to investigate the activation mechanism and catalysis of

cytochrome c peroxidase from Marinobacter hydrocarbonoclasticus, a marine bacterium, to

improve the knowledge on dihemic cytochrome c peroxidase. With the objective of better

understanding the mechanisms governing the electron transfers in biological system, we have

investigated the electron transfer between the cytochrome c peroxidase and its physiological

partner cytochrome c552.

The growth conditions of Ma. hydrocanonoclasticus were optimized in order to obtain

large amounts of cytochrome c peroxidase (CCP). This optimization led to the confirmation that

FNR regulates the ccp gene expression which codifies for CCP in this bacteria. The

spectroscopic characterization was described and activation mechanism was investigated. This

mechanism involves a redox-Bohr effect. The electrochemical behaviour of CCP was analyzed

with the proteins adsorbed in the electrode surface (protein film) or entrapped in a membrane

electrode. The kinetics of intermolecular electron transfer during the catalysis of cytochrome c

peroxidase mediated by cytochrome c522 was also investigated and a intermolecular constant, k,

was obtained (8,00,4) 106 M-1s-1. The influences of experimental conditions such as the pH

or ionic strength was studied by electrochemical and spectroscopic techniques. The results

obtained in the different conditions were evaluated on the basics of thermodynamic and kinetic

parameters. Using electrochemical tecniques a pKa1 of 5,80,1 and a pKa2 of 7,50,1 was

obtained and using spectroscopic tecniques the values were pKa1 of 5,50,1 and a pKa2 of

8,50,1. These differences were attributed to the inicial experimental conditions of these

tecniques. The analyses of the results revealed that cytochrome c552 binds to CCP mainly by

hydrofobic interactions.

Based on CCP and cytochrome c552 PDB structures, using the computer algorithm

BiGGER and program Chemera, putative structures for the complex electron transfer between

the two proteins were obtained.

KEYWORDS: Cytochrome c Peroxidase, Activation mechanism, Cytochrome c552,

Mediated catalysis, Electron transfere complex .

VIII

IX

NDICE GERAL

DEDICATRIA III

AGRADECIMENTOS IV

RESUMO V

PALAVRAS - CHAVE V

ABSTRACT VII

KEY-WORDS VII

NDICE GERAL IX

NDICE DE FIGURAS XV

NDICE DE TABELAS XXV

LISTA DE ABREVIATURAS XXIX

LISTA DE SMBOLOS XXXI

CAPTULO 1| INTRODUO 1

1.1 As espcies reactivas de oxignio e o stress oxidativo in vivo 2

1.2 As peroxidases do citocromo c bacterianas 5

1.2.1 Regulao da expresso gnica das peroxidases do citocromo c bacterianas 5

i) O regulador da activao transcripcional FNR 6

ii) O regulador da activao transcripcional OxyR 6

1.2.2 Regulao gentica de peroxidases do citocromo c nas bactrias gram-

negativas 7

1.2.3 Alinhamento da sequncia primria de peroxidases do citocromo c

dihmicas 9

1.2.4 Estrutura das peroxidases do citocromo c dihmicas 10

1.2.5 Caracterizao bioqumica 15

1.2.6 Espectroscopia de UV-visvel 17

1.2.7 Espectroscopia de ressonncia paramagntica electrnica (RPE) 18

1.2.8 Espectroscopia de ressonncia magntica nuclear (1 H-RMN) 19

1.2.9 O mecanismo de activao 21

1.2.10 A catlise enzimtica 23

1.2.11 Inactivao de peroxidases pelo perxido de hidrognio 25

1.3 Complexos de transferncia electrnica - peroxidases do citocromo c e

citocromos c

27

1.3.1 O citocromo c552 de Marinobacter hydrocarbonoclasticus 28

ndice

X

1.3.2 O citocromo c de cavalo 29

1.3.3 Complexos formados entre peroxidases do citocromo c e parceiros redox 30

1.4 mbito do trabalho 33

CAPTULO 2| MATERIAIS E MTODOS 35

2.1 Crescimento da bactria Marinobacter hydrocarbonoclasticus 617 36

2.1.1 O microrganismo 36

2.1.2 Preparao do meio de cultura lquido e slido 36

2.1.3 Condies de crescimento 37

2.2 Purificao das protenas de Ma. hydrocarbonoclasticus 40

2.2.1 Preparao de esferoplastos 40

2.2.2 Purificao da peroxidase do citocromo c 41

2.2.3 Purificao do citocromo c552 de Marinobacter hydrocarbonoclasticus 42

2.3 Electroforese em gel de poliacrilamida desnaturante 42

2.4 Determinao da concentrao das protenas 43

2.5 Determinao da massa molecular aparente por cromatografia de

excluso molecular

43

2.5.1 Estudo da influncia da concentrao de PCc na sua massa molecular aparente

44

2.5.2 Estudo da influncia dos ies clcio na massa molecular aparente de PCc 44

2.5.3 Estudo do efeito da fora inica na massa molecular aparente de PCc 44

2.6 Caracterizao espectroscpica 44

2.6.1 Espectroscopia de UV-visvel 44

2.6.1.1 Estudo da activao da PCc 44

2.6.1.2 Catlise em estado estacionrio mediada pelo citocromo c552 - ensaio

espectrofotomtrico 45

i) Preparao das protenas 45

ii) Ensaio de actividade 45

2.6.2 Espectroscopia de ressonncia paramagntica electrnica (RPE) 47

2.6.3 Espectroscopia de ressonncia magntica nuclear (1 H-RMN) 48

ndice

XI

i) Preparao da amostra de PCc e aquisio de dados 48

ii) Estudo da interaco entre a PCc e o citocromo c552 48

iii) Determinao da constante de dissociao do complexo PCc-citocromo c552 por espectroscopia de 1H-RMN

48

2.7 Titulaes potenciomtricas: determinao do potencial formal de

oxidao-reduo

49

2.7.1 Calibrao do elctrodo combinado (platina, Ag/AgCl) 49

2.7.2 Titulao potenciomtrica 50

2.7.2.1 Determinao dos potenciais formais por potenciometria 51

2.8 Mtodos electroqumicos 52

2.8.1 Voltametria cclica 53

2.8.2 Voltametria de impulso diferencial 53

2.8.3 Preparao do elctrodo 54

2.8.4 Electrlito de suporte e solues de trabalho 55

i) Peroxidase do citocromo c de Ma. hydrocarbonoclasticus 55

ii) Citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus 55

iii) Determinao do coeficiente de difuso do citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus

55

iv) Variao do pH 56

v) Variao da fora inica 56

vi) Ensaios em presena de PCc 57

2.8.5 Estudo cintico da catlise medida 57

i) Variao da concentrao do perxido de hidrognio 57

ii) Variao da concentrao de PCc 57

2.8.6 Influncia do pH na catlise mediada 58

2.8.7 Influncia da fora inica na catlise mediada 58

i) Adio de NaCl soluo de trabalho e ao electrlito 58

ii) Adio de NaCl ao electrlito 58

2.9 Simulaes de atracamento molecular 58

ndice

XII

CAPTULO 3| CARACTERIZAO DA PEROXIDASE DO CITOCROMO C DE

MARINOBACTER HYDROCARBONOCLASTICUS

61

3.1 Optimizao das condies de crescimento da bactria Ma.

hydrocarbonoclasticus para a produo de PCc

62

3.2 Purificao da peroxidase do citocromo c e do citocromo c552 64

3.3 Determinao da massa molecular aparente da peroxidase do citocromo c

e do citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus

66

3.4 Caracterizao espectroscpica da peroxidase do citocromo c 68

3.4.1 Espectroscopia de UV-visvel 68

3.4.2 Espectroscopia de Ressonncia Paramagntica Electrnica (RPE) 74

3.4.3 Espectroscopia de Ressonncia Magntica Nuclear (1H-RMN) 77

3.5 Determinao dos potenciais formais por potenciometria 80

3.6 Estudos por voltametria utilizando elctrodos de grafite piroltica com

filme de protena

85

3.6.1 Voltametria cclica 85

3.6.2 Voltametria de impulso diferencial 89

3.6.3 Catlise directa 93

i) Voltametria de impulso diferencial 93

ii) Voltametria cclica 94

3.7 Estudos por voltametria de impulso diferencial utilizando elctrodos de

membrana de grafite piroltica

96

3.8 Concluso 97

CAPTULO 4| CATLISE DA PEROXIDASE DO CITOCROMO C MEDIADA PELO

CITOCROMO C552 DE MARINOBACTER HYDROCARBONOCLASTICUS

103

4.1 Caracterizao da cintica de transferncia electrnica, por

electroqumica

104

4.2 Caracterizao da interaco entre a peroxidase do citocromo c e o citocromo c552 de Marinobacter hydrocarbonoclasticus

111

4.2.1 Efeito da presena de peroxidase do citocromo c no sinal do citocromo c552 111

4.2.2 Catlise da peroxidase do citocromo c mediada pelo citocromo c552 113

4.2.3 Efeito do pH na catlise mediada 121

4.2.4 Efeito da fora inica na catlise mediada 123

ndice

XIII

4.2.4.1 Diferente metodologia para a preparao da soluo de trabalho 123

4.2.4.2 Efeito da fora inica na catlise a diferentes valores de pH 126

4.3 Caracterizao da cintica de estado estacionrio seguida por ensaios espectrofotomtricos

129

4.3.1 Efeito da concentrao de peroxidase do citocromo c 129

4.3.2 Efeito do pH na actividade do centro cataltico 130

4.3.3 Efeito da fora inica na catlise mediada 132

4.4 Concluso 135

CAPTULO 5| CARACTERIZAO DO COMPLEXO DE TRANSFERNCIA

ELECTRNICA ENTRE A PEROXIDASE DO CITOCROMO C E O CITOCROMO C552 DE MARINOBACTER HYDROCARBONOCLASTICUS

139

5.1 Interaco peroxidase do citocromo c: citocromo c552 140

5.2 Modelo estrutural do complexo PCc: Cit c552 144

5.2.1 As estruturas da PCc (protena alvo) e dos citocromos c (sondas) 144

5.2.2 Simulaes de atracamento molecular 147

i) Complexo citocromo c552 e PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus 148

ii) Complexo citocromo c de cavalo e PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus 153

5.3 Concluso 156

CAPTULO 6| CONCLUSO 159

6.1 Concluso final 160

6.2 Perspectivas futuras 164

BIBLIOGRAFIA 167

XIV

ndice

XV

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Sequncia de ADN (NCBI Sequence Referncia: NC_017067.1) do gene ccp

(VIMSS3521861: Maqu-0372 citocromo c peroxidase 349 a.a.) da PCc de Ma.

hydrocarbonoclasticus (140 bases a montante, 1050 pares de base (gene ccp a negrito), 50 bases

ajusante do gene ccp-Maug) onde se destaca a sequncia de bases nuclecas reconhecida pelo

FNR. A montante do gene ccp, encontra-se a seaquncia de resduos reconhecidos pelo

regulador FNR, que est assinalada por uma caixa (dados retirados de www.microbesonline.org,

acedido a 1 de Fevereiro 2013).

Figura 1.2 Esquema da organizao do sistema de maturao de citocromos tipo c (Ccm) na

membrana citoplasmtica e da translocao do hemos em bactrias Gram-negativas [112, 113].

O pr-apo-citocromo transferido do citoplasma para o periplasma translocador SecYEG

(sistema de transporte secretor) e o grupo hemo pelo sistema de transporte complexo CcmABC,

CcmD e CcmE. A incorporao do hemo no apo-citocromo ocorre em CcmF, usando electres

transferidos pela protena transmembranar DsbD (oxidoreductase dissulfureto). Os sistemas

CcmG e CcmH libertam o citocromo para o periplasma [112, 113]. O sistema de maturao de

citocromo tipo c, Ccm, constitudo por protenas membranares ou que esto ligadas

membrana (CcmABCDEFGH e DsbD). As setas so caminhos do sistema de maturao. Figura

adaptada da referncia 113, 114 e 119.

Figura 1.3 Sequncia de aminocidos da PCc de Marinobacter hydrocarbonoclasticus ATCC

49840, onde se destaca o pptideo-sinal (caixa cinzenta). Previso obtida em

http//www.signalP.4.1 [120].

Figura 1.4 Alinhamento da sequncia primria das peroxidases do citocromo c bacterianas mais

estudadas: Pa, Ps. aeruginosa, Pp, Pa. pantotrophus, Mh, Ma. hydrocabonoclasticus, Ps, Ps.

stutzeri, Rc, Rb. capsulatus, Gs, Gb. sulfurreducens, So, Sw. oneidensis e Ne, Ni. europeae. Os

aminocidos ligados aos hemos (CXXCH) esto indicados como hemo E (C-terminal) e hemo P

(N-terminal). A cor cinzenta esto assinalados os aminocidos conservados e a vermelho os

semi-conservados. () Ligandos H (histidina) e M (metionina) ao ferro hmico, () resduos

de cistena covalentemente ligados ao hemo, () ligandos do io clcio. Figura adaptada das

referncias [65, 71, 75, 77 e 97].

Figura 1.5 Estruturas da peroxidase do citocromo c de Ps. aeruginosa na forma oxidada (A)

[PDB ID: 1EB7] e no estado de valncia mista (B) [PDB ID: 2VHD] e de Ni. Europaea (C)

oxidada [PDB ID: 1IQC]. HE-hemo de transferncia electrnica, HP-hemo peroxidctico, esfera

verde- io clcio. As PCc contm dois domnios helicoidais, com um hemo tipo c

covalentemente ligado via ligaes tioeter a um motivo conservado CisXXCisHis. O hemo P

est no domnio N-terminal e tem a coordenao bis-histidina, enquanto o grupo hmico ligado

ao C-terminal tem a coordenao metionina-histidina. Figuras preparadas com o software

Accelerys Viewerlite.

Figura 1.6 Posio do hemo E, do hemo P e do triptofano 97, bem como do io clcio na

estrutura cristalina de Rb. capsulatus. A distncia entre os ferros hmicos aproximadamente

20 e a distncia entre os grupos propionatos de 10 . Os grupos propionatos encontram-se circundados e o triptofano 97 identificado. Figura retirada da referncia 65.

Figura 1.7 Sobreposio de estruturas de PCc bacterianas. A cor verde apresenta-se a estrutura

da PCc na forma oxidada de Rb. capsulatus (1ZZH) a cor vermelha a estrutura da PCc de Ps.

aeruginosa na forma oxidada (1EB7) e a azul a PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus na forma

oxidada (1RZ6). Circundado a preto encontra-se o loop 3. Figura retirada de referncia 65.

http://www.microbesonline.org/

ndice

XVI

Figura 1.8 Estrutura da PCc de Ma. hydrocabonoclasticus na (A) forma fechada e sem clcio a

pH 4,0 [PDB: IRZ6] e (B) forma aberta com clcio a pH 5,3 [PDB: IRZ5], onde se mostra a

ampliao da cavidade entre os domnios da PCc. Cada hemo est localizado num domnio (C

ou N-terminal); o triptofano e o clcio (esfera verde na estrutura e a rosa na ampliao) esto

localizados na interface hidrofbica entre os dois domnios. Na forma fechada (A) o hemo P

apresenta uma coordenao bis-His, estando a cavidade entre os domnios ocupada por uma

molcula de gua (a vermelho) coordenada com quatro molculas de gua e trs resduos

(treonina, aspergina e prolina); o hemo E apresenta uma coordenao Met-His. Na forma aberta

(B) o hemo P apresenta-se penta coordenado e o hemo E apresenta-se hexacoordenado com uma

coordenao Met-His e o io clcio encontra-se coordenado com quatro molculas de gua e

trs resduos (treonina, aspergina e prolina). Em (B) indicam-se os loops 1 (aminocidos 80-92,

circundado a azul), 2 (aminocidos 105-132, circundado a amarelo) e 3 (aminocidos 225-257,

circundado a verde) que encontram-se circundados, bem como o hemos (HE- hemo de

transferncia de electres; HP- hemo peroxidctico) e o io clcio (esfera verde). Asp-cido

asprtico, Asn-aspargina, Thr-treonina, Pro-prolina. As figuras da estrutura tridimensional da

PCc foram preparadas com Accelerys Viewerlite e as ampliaes (imagens do lado esquerdo)

foram retiradas da referncia 71.

Figura 1.9 (A) Espectro de absoro da PCc de Pa. pantotrophus oxidada (Ox.) e

completamente reduzida (Red). (B) Espectro de absoro da enzima (i) oxidada, (ii) aps a

adio de ascorbato de sdio (PCc em valncia mista) e (iii) aps a adio de CaCl2. Espectros

retirados da referncia [46].

Figura 1.10 Espectro de RPE da PCc de Pa. pantotrophus (337 M) oxidada e a vrios tempos

aps a incubao com ascorbato de sdio em tampo fosfato 1 mM (pH 7) com NaCl 10mM,

temperatura de 8 K. Espectros retirados da referncia [46].

Figura 1.11 Espectro de 1H-RMN da PCc de Pa. pantotrophus nas forma oxidada (a) e em

valncia mista (b), na ausncia de clcio. Espectros retirados da referncia [46].

Figura 1.12 Comparao das estruturas de PCc no estado inactivo (verde) e das estruturas no

estado activo (azul), focando os resduos que envolvem o hemo E e que envolvem o hemo P. A

PCc de Ps. aeruginosa est representada a verde tal como isolada (forma inactiva)

(cdigo do PDB: 1EB7) e a azul representa-se a PCc de Ni. europaea como isolada (forma

activa) (cdigo do PDB: 1IQC). O loop 3 encontra-se circundado a preto. Figura retirada da

referncia 59.

Figura 1.13 Estrutura da PCc de Ni. europaea como isolada (forma activa) (cdigo do PDB:

1IQC), onde se identificam os loops 1 (aminocidos 80-92, circundado a vermelho), 2

(aminocidos 105-132, circundado a amarelo) e 3 (aminocidos 225-257, circundado a verde)

que encontram-se circundados, bem como o hemos (HE-hemo de transferncia de electres;

HP-hemo peroxidctico) e o io clcio (esfera verde). Figura preparada com Accelerys

Viewerlite.

Figura 1.14 Esquema da activao e do mecanismo do ciclo cataltico de PCc bacterianas, onde

se apresenta a regenerao do citocromo c durante a catlise do perxido de hidrognio.

(Esquema adaptado das seguintes referncias [41, 42, 49, 58, 65, 71 e 76]). E-hemo de

transferncia electrnica, P- hemo cataltico, SA- spin alto, SB- spin baixo e SA/SB- equilbrio

de spins.

Figura 1.15 Mecanismos de inactivao de PCc, proposto a partir do composto IV. Reaco

(1): converso do composto IV no composto VI, na presena de excesso de perxido de

hidrognio. So possveis trs caminhos de decomposio do composto VI: (2) reaco com o

tetrapirrol, oxidando a porfirina e libertando o io ferro; (3) regresso ao estado inicial (composto

V, Figura 1.14); (4) o perxido de hidrognio o doador de electres, originando um radical

ndice

XVII

perxido e a regenerao do hemo ao estado inicial (composto V, Figura 1.14). Retirado da

referncia 157.

Figura 1.16 Esquema do mecanismo de inactivao de peroxidases, onde se apresenta a

regenerao do mediador c e a formao de espcies intermedirias durante a catlise do

perxido de hidrognio mediada por peroxidases. O hemo cataltico, circundado, no final do

processo de inactivao novamente regenerado. Esquema adaptado da referncia 158.

Figura 1.17 Estrutura do dmero do citocromo c552 obtida a pH 5,6 (cdigo PDB: CNO) tendo

em conta a (A) estrutura secundria, (B) os pKa resduos e (C) a os resduos carregados da

superficie. Em (C) a colorao azul representa as partes bsicas carregadas positivamente na

superfice da protena e a vermelha representa as partes acdicas negativamente carregadas da

superfcie da protena. Os hemos esto coloridos a cinzento e azul os ligando hmicos (His 18 e

Met 60). Na estrutura circunda-se a zona do hemo exposta ao solvente. Figura preparada com Accelerys Viewerlite.

Figura 1.18 Estrutura do dmero do citocromo c de cavalo (cdigo PDB: 1HRC) tendo em conta

a (A) estrutura secundria, (B) os pKa resduos e (C) a os resduos carregados da superficie. Em

(C) a colorao azul representa as partes bsicas carregadas positivamente na superfice da

protena e a vermelha representa as partes acdicas negativamente carregadas da superfcie da

protena. Os hemos esto coloridos a cinzento e azul os ligando hmicos (His 18 e Met 80). Na

estrutura circunda-se a zona do hemo exposta ao solvente. Figura preparada com Accelerys Viewerlite.

Figura 2.1 Cultura da bactria Gram-negativa Ma. hydrocarbonoclasticus em meio de cultura

lquido, recolhido de um microfermentador de 10 L, aps 3 horas de incubao. A morfologia

tpica desta bactria (bastonetes) pode ser observada nesta imagem obtida com um microscpio

ptico (ampliao de 1000 x/1.3 oil Ph3).

Figura 2.2 Esquema do microfermentador de 10 litros onde se efectuaram os crescimentos da

bactria Ma. hydrocarbonoclasticus.

Figura 2.3 Curva de crescimento da bactria Ma. hydrocarbonoclasticus, obtida num

fermentador de 10 L em que () representa a percentagem de oxignio dissolvido registada ao

longo do crescimento e () representa logaritmo da densidade ptica a 600 nm ao longo do tempo. Condies de crescimento: lactato 0,8 % (m/V), NaNO3 120 M, pH 7,5, velocidade de

arejamento 0,2 vvm. A velocidade de agitao foi de 150 rpm durante as primeiras 3 horas,

sendo depois reduzida para 50 rpm, o crescimento foi realizado a 30 C durante 42 horas.

Figura 2.4 Esquema geral da purificao da peroxidase do citocromo c e do citocromo c552 de

Ma. hydrocarbonoclasticus. Os tampes indicados referem-se aos tampes de eluio dos

diversos passos cromatogrficos.

Figura 2.5 (A) Perfil de eluo das protenas padro a 280 nm eludas com Tris-HCl 50 mM

(pH 7,5), NaCl 150 mM e CaCl2 2 mM, numa coluna de excluso molecular Superdex-200. Os

padres usados foram: ferritina (Fe), aldolase (Al), conalbumina (CA), anidrase carbnica (AC),

ribonuclease (R) e aprotinina (AP). (B) Curva de calibrao obtida a partir do perfil de eluio

de (A); linearizao do volume de eluio (Ve) em funo da massa molecular aparente (MM),

Ve = - 4,0 LogMM + 21,4 (r = 0,99).

Figura 2.6 Absorvncia a 552 nm em funo do tempo, obtida durante ensaios de actividade da

PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus. As setas indicam o momento da adio de PCc, perxido de

hidrognio e K3Fe(CN)6 mistura reaccional. Insero: linearizao do logaritmo neperiano (ln)

da diferena entre a absorvncia a 552 nm (A) e a absorvncia da mistura reaccional totalmente

oxidada (Aox), em funo do tempo. A actividade do centro cataltico (k) determinada pelo

ndice

XVIII

produto do declive da recta (k) pela concentrao do citocromo c e da PCc. Equao da recta

(ln (A-Aox) = -0,280 t -2,44, r = 0,99). Condies experimentais: citocromo c552 7 M,

peroxidase do citocromo c 24 nM, CaCl2 1 mM, em tampo HEPES 10 mM (pH 7,5), e

perxido de hidrognio (100 M).

Figura 2.7 Esquema do modelo usado para simular as curvas de absorvncia em funo do

potencial.

Figura 2.8 Esquema da clula electroqumica usada neste trabalho.

Figura 2.9 (A) e (B) Preparao do elctrodo de membrana (EMGP), onde sobre a membrana

de dilise (c), depositada em cima do anel de borracha (b) colocada uma gota de soluo de

trabalho (d) com ajuda de uma micropipeta (f). (C) Esquema do elctrodo de membrana: (a)

elctrodo de trabalho de grafite piroltica; (b) anel de borracha; (c) membrana; (d) soluo de

protena aprisionada, (e) grafite piroltica. Junto da superfcie do elctrodo a protena oxidada

recebe electres ficando reduzida.

Figura 3.1 Electroforese em condies desnaturantes do periplasma de Ma.

hydrocarbonoclasticus, obtido em diferentes condies de crescimentos, realizados para a

optimizao da produo de peroxidase do citocromo c em que foram adicionadas diferentes

concentraes de nitrato de sdio ao meio de cultura. Gel de poliacrilamaida (12,5%) com

colorao para hemos tipo c. Nos gis foram aplicadas amostras em que a relao volume de

periplasma bruto / volume da amostra aplicada no gel igual. cd1 - nitrito reductase, PCc -

peroxidase do citocromo c.

Figura 3.2 (A) Espectros de UV-visvel de PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus 3,1 M em

tampo Tris-HCl 10 mM (pH 7,5), no final da purificao (___) e na forma reduzida (---) aps a

adio de ditionito de sdio. (B) Electroforese em condies desnaturantes em gel de

poliacrilamaida (12,5%) corado com Azul de Coomassie; P- periplasma, 1- fraco de PCc que

eluu da coluna Source Q, 2- fraco de PCc que eluu da coluna superdex 200, 3- fraco pura

de PCc que eluu da coluna HTP.

Figura 3.3 (A) Espectro de UVvisvel do citocromo c552 4,7 M em tampoTris-HCl 10 mM

(pH 7,6). (____) Espectro do citocromo c552 puro e oxidado e (---) espectro do citocromo c

reduzido.(B) Electroforese em condies desnaturantes em gel de poliacrilamaida (12,5%)

corado com azul de comassie, MM - padres de massas moleculares. 1 - fraco de citocromo

c552 que eluu da Source Q, 2- fraco de citocromo c552 que eluiu da Superdex 75, 3 fraco

pura de citocromo c552 que eluu da HTP.

Figura 3.4 Espectros de UV-visvel da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus, a pH 4,5 (A), 5,0

(B), 5,5 (C), 6,0 (D), 6,5 (E), 7,0 (F), 7,5 (G), 8,0 (H) e 8,5 (I). PCc oxidada (____);PCc de

valncia mista aps 1 minuto (-.-.-) e 20 min (..) de incubao com ascorbato de sdio (1 mM )

e DAD (5 M), PCc de valncia mista aps 1 minuto (_____) e 40 minutos (____) de incubao na

presena de excesso de cloreto de clcio (1 mM). Foi utilizado o tampo acetato/cido actico

para pH 4,5 e 5,0, tampo MES para pH entre 5,5 e 6,5, HEPES para pH 7,0, 7,5 e 8,0 e Tris-

HCl para pH 8,5.

Figura 3.5 Espectros de UV-visvel da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus, a pH 4,5 (A), 5,0

(B), 5,5 (C), 6,0 (D) e 6,5 (F). Espectros entre 360 nm e 480 nm e espectros entre 590 nm e 690

nm. PCc oxidada (____); PCc de valncia mista aps 1 minuto (-.-.-) e 20 min (..) de incubao

com ascorbato de sdio (1 mM ) e DAD (5 M), PCc de valncia mista aps 1 minuto (____) e

40 minutos (____) de incubao na presena de excesso de cloreto de clcio (1 mM). Foi utilizado

o tampo acetato/cido actico para pH 4,5 e 5,0 e tampo MES para pH entre 5,5 e 6,5.

ndice

XIX

Figura 3.6 Espectro de UV-visvel da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus a pH 6,5 (A), 7,0 (B),

7,5 (C), 8,0 (D) e 8,5 (F). Espectro entre 360 nm a 480 nm e espectro de 590 nm e 690 nm. PCc

oxidada (____);PCc de valncia mista aps 1 minuto (-.-.-) e 20 min (..) de incubao com

ascorbato de sdio (1 mM ) e DAD (5 M), PCc de valncia mista aps 1 minuto (_____) e 40

minutos (____) de incubao na presena de excesso de cloreto de clcio (1 mM). Foi utilizado o

tampo MES para pH 6,5, HEPES para pH 7,0, 7,5 e 8,0 e Tris- HCl para pH 8,5.

Figura 3.7 Espectros de RPE da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus em Tris- HCl 10 mM (pH

7,5). No estado oxidado (A), no estado de valncia mista (B) e no estado de valncia mista

incubada com excesso de io clcio (1 mM) (C). Simulao do espectro de RPE da PCc oxidada

(A), da forma de valncia mista (B) e da forma de valncia mista incubada com excesso de

ies clcio (C). Condies experimentais: Frequncia de micro-ondas 9,65 GHz; temperatura 8

K; nmero de varrimentos 3; ganho 2x105; modulao de amplitude 5 Gpp; potncia de micro-

ondas, 0,635 mW, atenuao 25 dB. Os parmetros usados na simulao (A) do hemo P foram:

gz = 2,96, gy = 2,29, gx = 1,34 (spin-baixo, S = 1/2) e do hemo E foram gz= 3,39, gy= 2,02,

gx= 0,60 (spin-baixo, S= 1/2). Como existe s contribuio do hemo P em (B), os parmetros

usados na simulao (B) foram: gz = 2,96, gy = 2,29, gx = 1,34 (spin-baixo, S= 1/2). Para a

simulao (C) foram usados os seguintes parmetros: hemo HP2 (spin-baixo): gz = 2,94, gy =

2,29, gx = 1,34 e para HP1(spin-baixo, S=1/2) e gz = 2,80, gy = 2,25, gx = 1,54. Na figura esto

identificados os valores de g e a sua atribuio em relao aos hemos.

Figura 3.8 Espectros de 1H-RMN de uma soluo de PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus

(827 M), adquiridos num espectrmetro de RMN Avance a 400 Hz. (A) PCc oxidada, (B) PCc

oxidada aps a adio de cloreto de clcio 2 mM e (C) PCc na forma de valncia mista na

presena de ies clcio e de ascorbato de sdio 2 mM aps 60 minutos de incubao. Condies

experimentais: Tampo Tris-HCl 5 mM (pH 7,5), temperatura de 303 K, 10% de D2O.

Figura 3.9 O anel da protoporfirina IX de um hemo tipo c, onde se vem quatro grupos metilo

do anel e os quatro protes meso (,, e ). M1-Grupo metilo rodeado a azul, M2- Grupo

metilo rodeado de vermelho, M3- Grupo metilo rodeado de laranja e M4- Grupo metilo rodeado

de verde (Nomenclatura da IUPAC-IUB).

Figura 3.10 Espectros de visvel da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus durante a sua reduo, a

pH 7,5, (A) na presena e (B) na ausncia de excesso de ies clcio. Em (A) (___) E = +361 mV, (..)E = +237 mV,(- - -) E = +38 mV, (_ _ _) E = -124 mV, (___) E = -327 mV. Em (B) (___)

E = +210 mV, (..) E = +148 mV,(- - -) E = +52 mV, (_ _ _) E = -128 mV, (___) E = -295 mV.

Condies experimentais:PCc 5,4 M, tampo HEPES 10 mM (pH 7,5) (no incio da titulao)

na presena de mediadores e de CaCl2 1 mM.

Figura 3.11 Curvas de titulao de oxidao-reduo, seguida por espectroscopia de UV-visvel

( = 545 nm), da peroxidase do citocromo c de Ma. hydrocarbonoclasticus, (A) aps a adio

de ies clcio e (B) sem adio de ies clcio, em tampo HEPES 10 mM (pH 7,5) na

presena de mediadores. Titulao potenciomtrica no sentido da reduo () e no sentido da

oxidao ().

Figura 3.12 Voltamogramas cclicos a diferentes velocidades de varrimento (10 v

300 mVs-1) da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus 100 M, num EGPF. Condies

experimentais: tampo HEPES 10 mM (pH 7,5) e cloreto de clcio 1 mM.

Figura 3.13 Variao das correntes do pico (A) andico e (B) catdico com a velocidade de

varrimento. Condies experimentais: tampo HEPES 10 mM (pH 7,5) e CaCl2 1 mM.

Figura 3.14 Variao do potencial formal, E0, da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus com o

pH, determinada por voltametria cclica usando um EGPF (E0 = - 54 pH + 266, r= 0,9).

ndice

XX

Figura 3.15 Voltamogramas de impulso diferencial de PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus, (100

M), obtidos com um EGPF em presena de Ascorbasto de sdio (1mM), DAD (2 M). (___)

Primeiro, (_ _ _) segundo e (.) terceiro voltamograma consecutivos.. (___) Voltamograma de

impulso diferencial obtido com um elctrodo de grafite piroltica onde secou, durante 30

minutos, uma soluo com Ascorbasto de sdio (1mM), DAD (2 M) e clcio 1 mM.

Electrlito HEPES 10 mM (pH 7,5) em presena de cloreto de clcio 1 mM

Figura 3.16 Voltamogramas de impulso diferencial consecutivos de PCc de Ma.

hydrocarbonoclasticus, (100 M), obtidos com um EGPF, a diferentes valores de pH. Primeiro

(___), segundo (_ _ _) e terceiro (.) voltamograma consecutivos. Condies experimentais:

tampo MES 10 mM (pH 5,5 e pH 6,0), tampo bis-tris-propano 10 mM (pH 6,5), tampo

HEPES 10 mM (pH 7,0 e pH 7,5) em presena de cloreto de clcio 1 mM.

Figura 3.17 Voltamogramas de impulso diferencial de PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus

100 M na ausncia de perxido (primeiro (____), segundo (----), terceiro (__ __ __), quarto () e

o que antecedeu a adio de perxido de hidrognio(---)) e (- - -) os quatro primeiros

voltamogramas consecutivos (1, 2, 3 e 4) aps a adio de perxido de hidrognio 750 M,

obtidos usando um EGPF. Insero: ampliao dos primeiros quatro voltamogramas

consecutivos (primeiro (____), segundo (---), terceiro (__ __ __), quarto () na ausncia de

perxido de hidrognio e do que antecedeu a adio de perxido de hidrognio (---).

Condies experimentais: electrlito de referncia bis-tris-propano 10 mM (pH 7,5) com CaCl2

1 mM.

Figura 3.18 Voltamogramas cclicos (Ei= + 0,400 V, E inv= - 0,450 V, Ef = + 0,400 V) a

v= 20 mVs-1 de Ma. hydrocarbonoclasticus 100 M na (I) ausncia e (II) na presena de

perxido de hidrognio 750 M, obtidos usando um EGPF. Condies experimentais:

electrlito de referncia bis-tris-propano 10 mM (pH 7,5) com CaCl2 1 mM.

Figura 3.19 Variao do potencial cataltico da catlise da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus

com o pH, determinada por voltametria cclica usando EGPF (Ecat = -0,033 pH + 0,152, r = 0,9).

Figura 3.20 Voltamogramas de impulso diferencial consecutivos de PCc de Ma.

hydrocarbonoclasticus (100 M), obtidos com um EMGP em HEPES 10 mM (pH 7,5).

Primeiro (_), segundo (_ _) e terceiro (.) Condies experimentais: HEPES 10 mM (pH 7,5) em

presena de CaCl2 1 mM.

Figura 3.21 Modelo do mecanismo de reduo/oxidao da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus.

Figura 4.1 (A) Voltamogramas cclicos a diferentes velocidades de varrimento (10 v

200 mVs-1) do citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus a 35 M, num EMGP.

(B) Variao das correntes catdicas com a raiz quadrada da velocidade de varrimento.

(C) Variao das correntes andicas com a raiz quadrada da velocidade de varrimento.

Electrlito: bis-tris-propano 10 mM (pH 7,6) em presena de CaCl2 1 mM. Equaes das rectas:

ipc = - 1,69 v1/2, r = 0,99, ipa = 1,49 v1/2, r = 0,99.

Figura 4.2 Voltamogramas cclicos (v = 20 mVs-1) de diferentes concentraes de citocromo

c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus num EMGP. Condies experimentais: bis-tris-propano

10 mM (pH 7,5) em presena de CaCl2 1 mM.

Figura 4.3 Variao do potencial formal, E0, do citocromo c552 com o pH, a fora inica

constante. Condies experimentais: determinao por voltametria cclica (20 mVs-1) usando

um EMGP com citocromo c552 35 M. O ajuste efectuou-se utilizando a equao 4.2 e um

algoritmo do programa Excel (Solver), obtendo-se um valor de pKa de 10,7 0,1.

ndice

XXI

Figura 4.4 (A) Variao do potencial formal e (B) das correntes do pico andico e catdico

com a fora inica, dos voltamogramas cclicos do citocromo c552 de Ma.

hydrocarbonoclasticus 35 M, num EMGP. Electrlito: bis-tris-propano 10 mM a pH 6,5 ()

e a pH 7,5 () na presena de CaCl2 1 mM.

Figura 4.5 (A) Variao do Variao do potencial formal com o pH e (B) e com a fora inica

a a pH 6,5 () e a pH 7,5 () dos voltamogramas cclicos do citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus 35 M, num EMGP. Electrlito: bis-tris-propano 10 mM em presena

de CaCl21 mM. O perfil va variao do potencial com o pH foi simulado usando a equao 4.3

e um pKa de 10,8 0,1.

Figura 4.6 Esquema da catlise peroxidase do citocromo c mediada pelo citocromo c552 de

Ma. hydrocarbonoclasticus: O elctrodo reduz o citocromo c552 que rapidamente reoxidado

pela enzima a qual regenerada pela converso do perxido de hidrognio a gua. Adaptado da

referncia 169.

Figura 4.7 Variao das correntes catalticas ao longo do tempo aps adio de 0,5 mM () ou

1,0 mM () de perxido de hidrognio utilizando EMGP. Correntes catalticas obtidas nas

seguintes condies: voltamogramas cclicos a 20 mV s-1 de citocromo c552 35 M, peroxidase

do citocromo c 4,6 M, em bis-tris-propano 10 mM (pH =7,5) e CaCl2 1 mM.

Figura 4.8 Voltamogramas cclicos (v = 20 mVs-1) da catlise da peroxidase do citocromo c 4,6

M mediada pelo citocromo c552 35 M de Ma. hydrocarbonoclasticus, usando um EMGP, em

bis-tris-propano 10 mM (pH 7,5) e CaCl2 1 mM, na ausncia (----) e na presena de diferentes

concentraes de perxido de hidrognio ().

Figura 4.9 Variao da corrente cataltica com a concentrao de perxido de hidrognio, a

partir dos voltamogramas cclicos (v = 20 mVs-1) obtidos com EMGP. Os pontos foram

ajustados a uma cintica de Michaelis-Menten. A soluo de trabalho continha citocromo c552

35 M, PCc 4,6 M e CaCl2 1 mM, em tampo bis-tris-propano 10 mM (pH 7,5). Insero:

linearizao de Eadie-Hofstee dos valores da corrente cataltica em funo da razo entre a

corrente cataltica e a concentrao de perxido de hidrognio. Cintica de Michaelis Menten,

ajustada com KM = (65 2) M, Vmax = icat Max = (302 2) nA (valores obtidos pela linearizao

de Eadie-Hofstee (Captulo 2| Materiais e mtodos (2.10.5)).

Figura 4.10 (A) Voltamogramas cclicos (v = 20 mVs-1) em tampo bis-tris-propano, 10 mM

(pH 7,5), obtidos com EMGP. Condies experimentais: citocromo c552 35 M, CaCl2 1 mM,

perxido de hidrognio 1 mM e peroxidase do citocromo c em diferentes concentraes. (B)

icat/ip em funo de (1/v) e (C) variao da constante de velocidade de pseudo-primeira ordem

(k) com a concentrao de PCc. Equao da recta: k= 0,43 [PCc] + 1,77 com r = 0,99. A

constante de pseudo-primeira ordem, (k) foi obtida a partir do declive das rectas de (icat/ip) em

funo de (1/v)1/2 (equao 4.5).

Figura 4.11 Variao da corrente cataltica, icat, com o pH. Ensaios com EMGP, com uma

soluo de trabalho de citocromo c552 35M e peroxidase do citocromo c 4,6 M, em presena

de CaCl2 1 mM, perxido de hidrognio 1 mM. Solues tampo utilizadas 10 mM: acetato (pH

5,0), MES (5,5 < pH < 6,5), HEPES (7,0 < pH < 7,5), bis- tris-propano (8,0 < pH< 8,5) e CAPS

(pH 8,9). O ajuste da curva efectuou-se utilizando a equao (2.18) e um algoritmo do programa

Excel (Solver) permitiu estimar os pKa1 = 5,8 0,1 e pKa2 = 7,5 0,1.

Figura 4.12 Variao das correntes catalticas com a fora inica. () Condio 1 (a soluo de

trabalho e o electrlito tm a mesma fora inica) e () Condio 2 (a soluo de trabalho e o electrlito tem diferente fora inica). Condies experimentais: voltametria cclica

ndice

XXII

(v = 20 mVs-1) em soluo de bis-tris-propano, 10 mM (pH 6,5) com peroxidase do citocromo c

4,6 M, citocromo c552 35M, CaCl2 1mM e perxido de hidrognio 1 mM.

Figura 4.13 Variao da corrente cataltica, icat, com a fora inica a pH 6,5 () e a pH 7,5 ()

e dependncia das correntes de pico, ipc para a reduo do citocromo c552 a pH 6,5 () e a

pH 7,5 (), determinadas por voltametria cclica (v = 20 mVs-1) com EMGP. Condies

experimentais para a catlise mediada: citocromo c552 35 M e peroxidase do citocromo c

4,6 M, CaCl2 1 mM em tampo bis-tris-propano 10 mM e perxido de hidrognio 1 mM. A

variao da fora inica efectuou-se pela adio de pequenos volumes de soluo de NaCl 6 M

ao electrlito. Condies experimentais para a reduo do citocromo c552 35 M: bis-tris-

propano 10 mM, na presena de CaCl2 1 mM.

Figura 4.14 A variao da actividade por centro cataltico da PCc de Ma.

hydrocarbonoclasticus com a concentrao de PCc. Condies experimentais: tampo HEPES

10 mM (pH 7,5), citocromo c552 7 M, CaCl2 1 mM e perxido de hidrognio 100 M

Equao da recta: k = 8,03 [PCc] + 0,07, r = 0,989. A PCc foi activada como descrito no

Captulo 2| 2.7.1.

Figura 4.15 Variao da actividade da PCc com o pH. Condies experimentais: citocromo c552

7 M, peroxidase do citocromo c 24 nM, CaCl2 1 mM e perxido de hidrognio 100 M.

Solues tampo utilizadas 10mM: acetato (pH 5,0), MES (5,5 < pH < 6,5), HEPES (7,0 < pH <

7,5), bis-tris-propano (8,0 < pH< 8,5) e CAPS (pH 8,9). O ajuste da curva foi feito utilizando

a equao (4.13) com pKa1 = 5,5 0,1 e pKa2 = 8,5 0,1, ocorrendo a actividade mxima

para pH 7,0.

Figura 4.16 Actividade por centro cataltico da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus em funo

da concentrao de NaCl a pH 7.5, usando () o citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus

ou () o citocromo c de cavalo como doador de electres. Condies experimentais: tampo

HEPES 10 mM (pH 7,5), citocromo c552 7 M, citocromo c de cavalo 7 M, peroxidase do

citocromo c 24 nM, CaCl2 1 mM e perxido de hidrognio 100 M.

Figura 5.1 Espectro 1H-RMN da forma oxidada de 234 M de citocromo c552 de Ma.

hydrocarbonoclasticus (Tris-HCl 1 mM (pH 7,5), CaCl2 2mM, 303 K). O espectro foi adquirido

num espectrmetro de RMN AVANCE III (600Hz) equipado com uma crio-sonda TCI. As

ressonncias identificadas como M1, M2, M3 e M4, so respectivamente a 34,95 ppm, 27,85

ppm, 14,67 ppm e a 13,83 ppm. A ressonncia identificada como C6-CH3 est localizada a -15,1

ppm e atribuda ao grupo - CH3 da metionina axial [165].

Figura 5.2 Titulao do citocromo c552 com peroxidase do citocromo c. Condies

experimentais: espectros foram adquiridos num espectrmetro de RMN AVANCE III (600Hz)

equipado com uma crio-sonda TCI. A titulao efectuou-se em tampo Tris-HCl 10 mM (pH

7,5), CaCl2 2 mM, a 303 K.

Figura 5.3 Variao do desvio qumico dos grupos metilo M4 (1-CH3) do citocromo c552, em

funo da razo entre peroxidase do citocromo c e o citocromo c552. A curva foi simulada tendo

em conta a formao de um complexo 1:2 sendo estimada uma constante de dissociao de

KD = 47 M.

Figura 5.4 (A) Estrutura (imagem da esquerda) e superfcie de potencial electrosttico (imagem

da direita) da peroxidase do citocromo c de Ma. hydrocarbonoclasticus na forma oxidada

(cdigo do PDB 1IRZ6). (B) Estrutura (imagem da esquerda) e distribuio de resduos

carregados na superfcie (imagem da direita) da peroxidase do citocromo c de Ma.

hydrocarbonoclasticus na forma de valncia mista (cdigo do PDB 1IRZ5). As cadeias de

aminocidos esto coloridas de acordo com a estrutura secundria, os hemos esto coloridos a

ndice

XXIII

preto e o io clcio a verde. Na representao da superfcie a colorao azul representa as partes

bsicas carregadas positivamente na superfcie da protena e a vermelha representa os resduos

acdicos negativamente carregados da superfcie da protena. As imagens da PCc (I) esto

rodadas 90 (II) sobre o eixo dos xx. A vizinhana do hemo E da PCc exposto ao solvente

(provvel local de interaco com o citocromo c) est circundada a preto na representao da

superfcie da enzima ou assinalado com uma seta na estrutura da protena.

Figura 5.5 Estrutura e superfcie de potencial electrosttico de (A) do citocromo c552 de Ma.

hydrocarbonoclasticus e (B) do citocromo c de cavalo. Na frmula estrutural a cor cinzenta

apresenta-se a estrutura secundria dos citocromos e os hemos esto coloridos a preto. Na

representao de potencial electrosttico os resduos carregados positivamente na superfcie da

protena tem a colorao azul e os resduos acdicos negativamente carregados da superfcie da

protena a cor vermelha. As imagens de cima e de baixo encontram-se na mesma disposio, a

representao I est rodada 90o (representao II) sobre o eixo dos YY. Circundada a preto est

a vizinhana do metilo exposto ao solvente.

Figura 5.6 A Distncia entre os hemos do citocromo c552 e o hemo de transferncia de electres

da peroxidase do citocromo c para as 50 melhores solues da simulao de atracamento entre o

dmero do citocromo c552 e o dmero da peroxidase do citocromo c de Ma.

hydrocarbonoclasticus na forma oxidada com (A) 300 contactos e com (B) 500 contactos. As

solues dentro das caixas, so as que apresentam simultaneamente uma posio de

classificao global e uma distncia reduzida entre os ferros hmicos (citoctomo c552 - hemo E).

Figura 5.7 Complexo de transferncia electrnica entre o dmero da PCc em valncia mista (A,

C e E) (ID-2827), ou oxidada (B, D e F) (ID- 3498 e ID- 1080) e dmero do citocromo c552.

Representao das quinhentas melhores solues para o atracamento molecular, encontradas

com 300 contactos, pelo critrio de classificao global (A, B), de hidrofobicidade (C, D) e

interaces electrostticas (E, F). As figuras foram preparadas usando o programa Chemera. As

hipotticas posies do centro molecular do dimero do citocromo c 552 esto representadas como

esferas, volta de estrutura da PCc. As esferas a vermelho so as que apresentam melhor

indexao na caracterstica referida, sendo as verdes as que apresentam pior indexao. As

posies que podero proporcionar a transferncia de electres esto circundadas a vermelho.

Os ies clcio esto coloridos a cor azul claro e os hemos da PCc a preto.

Figura 5.8 As estruturas das duas melhores solues de atracamento molecular entre o dmero

de PCc (A) na forma oxidada (ID 3498) e (B) na foram de valncia mista (ID-2827) e o dmero

do citocromo c552. A distncia entre o ferro hmico do hemo E (HE) da PCc em valncia mista e

o centro com ferro hmico do citocromo c552 na estrutura ID-2827 19 , sendo a distncia entre o hemo E da PCc na forma oxidada e o centro com ferro hmico do citocromo c552 na

estrutura ID-3498 de 19 . A estrutura da PCc apresenta-se com cor preta tal como os hemos, o citocromo apresenta-se com a cor vermelha tal como o hemo e o io clcio apresenta-se a azul.

As figuras foram preparadas utilizando o programa Chemera.

Figura 5.9 Complexo de transferncia electrnica entre o dmero da PCc na forma oxidada e o

citocromo c de cavalo, tendo em conta a classificao global (A), a hidrofobocidade (C) e as

interaces electrostticas (E) respectivamente e o dmero da PCc na forma de valncia mista e

o citocromo c de cavalo, tendo em conta a classificao global, a hidrofobocidade e as

interaces electrostticas (B), (D) e (F), respectivamente. Representao das quinhentas

melhores solues para o atracamento molecular encontradas com 300 contactos. Figuras

preparadas usando o programa Chemera. As hipotticas posies do centro molecular do

citocromo c de cavalo esto representadas como esferas. As esferas a vermelho so as que

apresentam melhor indexao na caracterstica referida, sendo as verdes as que apresentam pior

indexao.

ndice

XXIV

Figura 5.10 Representao melhor soluo para o complexo de transferncia electrnica entre

(A) o dmero da PCc na forma inactiva e o citocromo c de cavalo, tendo em conta a

classificao global, a hidrofobocidade e as interaces electrostticas (ID-1861) e (B) entre o

dmero da PCc na forma activa e o citocromo c de cavalo, tendo em conta a classificao global,

a hidrofobocidade e as interaces electrostticas (ID- 4318). Solues de atracamento

molecular obtidas com 300 contactos. Figuras preparadas usando o programa Chemera. O

citocromo c de cavalo est representado a vermelho e a PCc a preto. Os ies clcio esto

coloridos a azul claro.

ndice

XXV

NDICE DE TABELAS

Tabela 1.1 Potenciais formais de espcies reactivas de oxignio produzidas in vivo.

Tabela 1.2 Percentagem de sequncia de alinhamento idnticas1 das estruturas primrias

apresentadas na Figura 1.4

Tabela 1.3 Propriedades bioqumicas de peroxidase do citocromo c bacterianas periplsmicas.

Tabela 1.4 Propriedades espectroscpicas de peroxidase do citocromo c bacterianas.

Tabela 1.5 Condies de activao das peroxidases do citocromo c bacterianas.

Tabela 2.1 Composio do meio de cultura lquido, para o crescimento da bactria Ma.

hydrocarbonoclasticus 617. O pH do meio foi ajustado a 7,5 e o meio foi esterilizado numa

autoclave [70].

Tabela 2.2 Solues adicionadas ao meio de cultura lquido para o crescimento da bactria Ma.

hydrocarbonoclasticus. Estas solues foram preparadas e autoclavadas separadamente [70].

Tabela 2.3 Composio da soluo de oligoelementos de Starkey [216]. Esta soluo foi

esterilizada numa autoclave.

Tabela 2.4 Quantidade de nitrato de sdio e velocidade de agitao utilizadas em cada um dos

crescimentos realizados no microfermentador.

Tabela 2.5 Mediadores redox usados e o respectivo potencial de reduo a pH 7,0.

Tabela 3.1 Massa de clulas hmidas obtida de 10 L de cultura de Ma. hydrocarbonoclasticus e

quantidade de PCc purificada, utilizando diferentes concentraes de nitrato de sdio.

Tabela 3.2 Tabela de purificao da peroxidase do citocromo c e do citocromo c552 de Ma.

hydrocarbonoclasticus

Tabela 3.3 Variao da massa molecular aparente com a fora inica, Tris-HCl 10 mM

(pH 7,5), [PCc] = 11,5M, [cit c552] = 10 M.

Tabela 3.4 Valores de g das ressonncias observadas nos espectros de RPE da PCc de Ma.

hydrocarbonoclasticus nas formas oxidada e de valncia mista.

Tabela 3.5 Valores de desvio qumico observado nos espectros de 1H-RMN de PCc de Ma.

hydrocarbonoclasticus

Tabela 3.6 Potenciais formais de PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus em tampo HEPES

(pH 7,5) 10 mM.

Tabela 3.7 Potenciais (Ep), correntes (ip) e largura de pico a meia altura () dos picos catdico

e andico dos voltamogramas cclicos de PCc a diferentes velocidades de varrimento.

Tabela 3.8 Diferena entre o potencial andico e o potencial catdico, Ep, razo ipa/ipc e a

mdia dos potenciais, a diferentes velocidades de varrimento dos voltamogramas cclicos.

ndice

XXVI

Tabela 3.9 Potencial dos dois sinais observados nos voltamogramas de impulso diferencial de

PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus em EGPF (primeiro varrimento).

Tabela 4.1 Correntes catdicas (ipc) e andicas (ipa), potenciais catdicos (Epc) e andicos (Epa) e

razo entre as correntes catdicas e andicas (ipc/ipa), dos voltamogramas cclicos do citocromo

c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus, 35 M, num EMGP.

Tabela 4.2 Razo entre as correntes catdicas e andicas (ipc/ipa), diferena de potenciais entre

os potenciais catdicos e andicos (Ep) e mdia (Epc+Epa)/2 dos voltamogramas cclicos do

citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus, 35 M, num EMGP para as diferentes

velocidades de varrimento.

Tabela 4.3 Variao das correntes catalticas e de k com a fora inica na catlise mediada a

pH 6,5.

Tabela 4.4 Potenciais catalticos, formal e correntes catalticas obtidas no estudo do efeito da

fora inica na catlise mediada entre a PCc e citocromo c552 de Ma. hydrocarbonoclasticus a

pH 7,5.

Tabela 5.1 Variaes no desvio qumico de algumas ressonncias do citocromo c552 de Ma.

hydrocarbonoclasticus, induzidas pela formao do complexo.

Tabela 5.2 Anlise de atracamento molecular entre a PCc nas diferentes formas e os doadores

de electres, efectuado usando as 500 melhores das 5000 solues do algoritmo BiGGER.

Tabela 5.3 Parmetros das melhores solues de modelos de complexos obtidos pelo

atracamento do doador de electres (citocromo c) na Peroxidase do citocromo c de Ma.

hydrocarbonoclasticus usando o programa Chemera e o atracamento com o algoritmo BiGGER.

Tabela 5.4 Anlise de atracamento molecular entre a PCc nas diferentes formas e o citocromo c

de cavalo efectuado usando as 50 melhores das 5000 solues do algoritmo BiGGER.

Tabela 5.5 Parmetros das melhores solues de modelos de complexos obtidos pelo

atracamento da Peroxidase do citocromo c de Ma. hydrocarbonoclasticus com o citocromo c de

cavalo usando o programa Chemera e o atracamento molecular com o algoritmo BiGGER.

Tabela 6.1 Caractersticas espectroscpicas da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus, pH 7,5.

ndice

XXVII

LISTA DE ABREVIATURAS

A.a. Aminocidos

Abs Absorvncia

ABTS 2,2-azino-bis(cido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfnico)

ADN cido desoxirribonucleico

ANR Regulador da arginina diaminase e nitrato reductase

AP Alto potencial

Asc ou asc Ascorbato de sdio

ATCC American Type Culture Collection

Cit Citocromo c

ccp Gene que codifica para as PCc

CNRS Centre National de la Recherche Scientifique

DAD Diaminodurol (2,3,5,6 tetrametil-p-fenileno-diamina)

Dsb Oxidoredutase dissulfureto

HE Hemo de transferncia electrnica

ERO Espcies reactivas de oxignio

EGPF Elctrodo de grafite piroltica com filme de protena

EGPM Elctrodo de grafite piroltica com membrana

FPLC Cromatografia lquida de elevado fluxo

FNR Regulador da reduo do fumarato e nitrato (fumarato reductase)

GP Grafite piroltica

1H-RMN Ressonncia magntica nuclear de proto

HEPES cido N-2-hidroxietilpiperazina-N-2-etanossulfnico

H ou His Histidina

HTP Hidroxiapatite

HP Hemo peroxidctico

IUPAC-IUB Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada- Comisso de

Nomenclatura Bioqumica

MES cido 2-(N-morfolino)etanossulfnico

M ou Met Metionina

k Constante de velocidade para a reaco de transferncia de carga

KM Constante de Michaelis-Menten

Ka Constante de acidez

ndice

XXVIII

Kf Constante de formao

KD Constante de dissociao

OxyR Protena reguladora

PDB Protein Data Bank

PAGE Electroforese em gel de poliacrilamida

PCc Peroxidase do cotocromo c

pI Ponto isolectrico

RPE Ressonncia paramagntica electrnica

SA Spin-alto

SB Spin-baixo

Sec Sistema de transporte de protenas atravs da membrana (Secretion)

SDS Dodecil sulfato de sdio

TEMED N, N, N,N-tetrametiletilenodiamina

Tris Tris(hidroximetil)aminometano

TMBZ 3,3,5,5-tetrametilbenzidina

UV Ultra violeta

VC Voltametria cclica

VDP Voltametria de impulso diferencial

Microorganismos

Ec. Escherichia coli

Gs. Geobacter sulfurreducens

He. Herbaspirillum

Ma. Marinobacter

Mh. Marinobacter hydrocarbonoclasticus

Mc. Methlylococcus capsulatus

Mm. Methylomicrobium

Ne. Neisseria

Ni. Nitrosomonas europaea

Pad. Paracoccus denitrificans

Pp. Paracoccus pantotrophus

Ps. Pseudomonas sutzeri

Pa. Pseudomonas aeruginosa

Rb. Rhodobacter

Rc. Rhodobacter capsulatus

ndice

XXIX

Sa Salmomenlla

So. Shewanella oneidensis

Sw Shewanella

ndice

XXX

ndice

XXXI

LISTA DE SMBOLOS

A rea do elctrodo

B Campo magntco

P Baixo potencial

C, c Concentrao da espcie electroactiva no seio da soluo

Ce Centro de transferncia elctrnica

D Coeficiente de difuso

D0(R) Coeficiente de difuso da espcie oxidada (reduzida)

D Dalton

E Potencial

ENH Potencial normal de hidrognio

E0 Potencial formal

E1/2 Potencial de meia onda

Epc(a) Potencial do pico catdico (andico)

g Factor g

gmx g mximo

gmed g mdio

gmin g mnimo

i Corrente

id Corrente de difuso

ip Corrente de pico

ipc(a) Corrente do pico catdico (andico)

l Largura da celula

n Nmero de electres trocados

O Espcie oxidada

R Espcie reduzida

rpm Rotaes por minuto

t Tempo

T Temperatura

v Velocidade de varrimento

ndice

XXXII

V Volume da soluo de trabalho

Ep Diferena entre os potenciais dos picos andico e catdico

Ep,1/2 Largura total a meia altura do pico

Coeficiente de transferncia de carga

Desvio qumico

Absortividade molar

Constantes

F Constante de Faraday (96485 C mol.-1)

R Constante dos gases ideais (8,314 JK-1mol-1)

1

CAPTULO 1| INTRODUO

Captulo 1| Introduo

2

1.1 As espcies reactivas de oxignio e o stress oxidativo in vivo

Ao longo da evoluo, os organismos vivos tiveram que se adaptar ao aumento da

quantidade de dioxignio na atmosfera. Uma atmosfera primordial rica em vapor de gua,

dixido de carbono e dinitrognio deu origem a uma atmosfera rica em oxignio molecular [1].

Actualmente so conhecidos quatro processos biolgicos que geram dioxignio, a fotossntese, a

desintoxicao de espcies reactivas de oxignio (ERO), o metabolismo de reduo de

percloratos ou cloratos e a via metablica que converte xido nitroso em dinitrognio e

dixignio [2, 3]. Estes processos associados a processos qumicos contriburam para a

alterao da composio da atmosfera terrestre [1- 3].

A presena de dioxignio e a sua utilizao no metabolismo celular, origina ERO,

quando este no completamente reduzido a gua. A acumulao de ERO tem efeitos nocivos

nos organismos, quer procariticos quer eucariticos [4- 6] (equao 1.1).

+ 2H + H+

O2 O2 - H2O2 OH H2O (Eq. 1.1)

H2O

As fontes de ERO podem ser tanto de origem endgena como exgena [7- 9]. Isto ,

podem ser produzidas pela exposio a condies externas, como o aumento da presso de

dioxignio, incidncia de radiaes ionizantes (radiaes ), choque trmico, ou ainda pela

presena de metais pesados ou de oxidantes qumicos [10- 13]. Podem tambm ser produzidas

pelos organismos como resposta imunitria, ou serem sub produtos do metabolismo celular,

como o perxido de hidrognio [14, 15]. Algumas ERO podem ser sinalizadores de defesa

celular, mas em quantidades elevadas podem tambm causar a morte celular uma vez que

interagem com macromolculas de cidos nucleicos (ADN e ARN), protenas e lpidos [16- 20].

A peroxidao lipdica consiste na captura por um radical hidroxilo, de um tomo de

hidrognio de uma cadeia de um cido gordo, gerando um radical de cido gordo. Este radical

por sua vez pode reagir com o dioxignio presente no meio celular formando um novo radical

perxido, que poder reagir com outro cido gordo, ou com outras macromolculas, numa

reaco em cadeia. Quando a peroxidao lipdica ocorre nas membranas celulares, as

ERO podero no s atacar os lpidos, como tambm as protenas membranares,

induzindo ligaes cruzadas entre lpidos e entre estes e as protenas, alterando a rigidez, a

fluidez e a permeabilidade membranar bem como a actividade de enzimas ligadas membrana

[12, 14 e 20].

Os acares e as bases dos cidos nucleicos so igualmente atacados pelas ERO

originando rupturas nas cadeias de carbono, formando aductos entre as bases e os acares ou

Captulo 1| Introduo

3

ligaes cruzadas com outras molculas, o que impede a replicao e a transcrio [14, 19 e 20].

O radical hidroxilo, em particular, reage com o ADN, retirando um tomo de hidrognio do

grupo metilo da timina formando um radical alilo, ou quebrando as ligaes C-H do acar

formando radicais aductos com duas novas ligaes (C-OH). Tanto os radicais alil, como os

aductos sofrem reaces em cadeia que levam degradao da cadeia de ADN [15 ,16 e 20].

Algumas das reaces a que esto sujeitas as protenas quando interagem com ERO so

a oxidao de grupos sufidrilo, a reduo de dissulfeto, reaces com aldedos (produzidos por

exemplo durante a peroxidao lipdica) e a fragmentao de peptdeos, o que leva destruio

das protenas [15, 19 e 20].

Entre as espcies reactivas de oxignio produzidas intracelularmente, destaca-se, o

oxignio molecular singleto (O2*), o io superxido (O2-), o radical hidroxilo (HO), os radicais

perxilo (ROO), os radicais alcoxido (RO), o perxido de hidrognio (H2O2) bem como

outros perxidos orgnicos (ROOH) [21- 23]. As espcies reactivas de oxignio tm um poder

oxidante superior ao do oxignio molecular (Tabela 1.1), sendo por isso mais reactivas que este.

Tabela 1.1 Potenciais formais de espcies reactivas de oxignio

produzidas in vivo.

Par redox E0 (V)

Esp

cie

s R

eact

ivas

de

Ox

ign

io

HO, H+ / H2O

H2O2, 2H+ /2H2O

RO, H+ / ROH

ONOO-/ NO2

ROO, H+ / ROOH

H2O2, H+ /H2O, HO

O2, H+/ H2O2

O2 / O2-

+ 2,18

+ 1,76

+ 1,60

+ 1,40

+ 1,00

+ 0,71

+ 0,70

- 0,33

O radical hidroxilo, a ERO com maior poder oxidante (Tabela 1.1), tem um tempo de

vida curto (tempo de meia-vida de 10-9 s) e uma difuso celular limitada, pelo que os seus

efeitos nocivos so reduzidos [7, 24 e 25]. De entre as ERO mais abundantes in vivo destaca-se

ainda o io superxido, com um tempo de meia-vida de 10-6 s, e o perxido de hidrognio, com

um tempo de meia-vida de 10-5 s.

O io superxido (O2-) surge intracelularmente atravs de reaces como a de Haber-

Weiss (equao 1.2), onde ocorre a transferncia de um electro do catio Fe(II) para o

molcula de dioxignio [7- 11, 26 e 27].

Reaco de Haber-Weiss (Fe2+ + O2 Fe3+ + O2-) (Eq. 1.2)

Todos os organismos apresentam, no entanto, mecanismos de defesa das ERO, de forma

a proteger os seus componentes celulares de efeitos nocivos provocados por estas espcies,

mantendo os seus nveis intracelulares em concentraes baixas [7, 10- 12, 22 e 29]. Estes

mecanismos incluem a formao de substncias antioxidantes, como o cido ascrbico ou a

Captulo 1| Introduo

4

glutationa [12, 20] e a sntese de enzimas que catalisam a eliminao de espcies reactivas de

oxignio, como as dismutases do superxido, as catalases e as peroxidases [7, 16 e 17].

A eliminao do io superxido pelas dismutases do superxido um dos mecanismos

de defesa dos organismos contra as ERO (equao 1.3)

O2- + O2- + 2H+ H2O2 + O2 (Eq. 1.3)

O perxido de hidrognio uma espcie reactiva de oxignio no radicalar com origem

exgena e endgena, que se forma intracelularmente em condies de hipoxia, durante a

reaco de dismutao do io superxido (equao 1.3), pela auto-oxidao do quinol, que

produz radicais superxido que dismutam em perxido de hidrognio, ou ainda pela reduo do

oxignio por oxidases terminais no caso de bactrias [30-32]. Este composto, mesmo em

quantidades baixas, pode provocar o aumento da oxidao de tiis de protenas, a carbonilao

de protenas e a peroxidao lipdica [6, 23- 25], uma vez que um forte oxidante que, por

interaco com metais como Fe (II) e Cu (II), forma outras espcies reactivas de oxignio (HO)

[25- 27] (equao 1.4).

Reaco de Fenton (Fe2+ + H2O2 Fe3+ + HO+ OH-) (Eq. 1.4)

A proteco dos organismos vivos contra a acumulao de perxido de hidrognio

implica a sua remoo, tendo os organismos sistemas enzimticos que eliminam este composto.

As bactrias, por exemplo, apresentam dois tipos de enzimas capazes de catalisar a

reduo do perxido de hidrognio: as catalases e as peroxidases [28- 31]. As primeiras

interagem com substncias capazes de dispor de dois electres simultaneamente (equao 1.5),

j as peroxidases interagem com doadores de um s electro (equao 1.6).

2 H2O2 2 H2O + O2 (Eq. 1.5)

H2O2 + 2 H++ 2 Sred 2H2O + 2 Sox (Eq. 1.6)

(Sred substrato no estado reduzido, Sox substrato no estado oxidado)

As catalases catalisam a disproporcionao de H2O2 a gua (equao 1.5). No caso das

peroxidases bacterianas, estas reduzem o perxido de hidrognio a gua, oxidando diversos

substratos, que podem ser molculas orgnicas como o ascorbato ou a lenhina [28, 29], ou

protenas como o caso dos citocromos e das azurinas (que funcionam como doadores

fisiolgicos de electres) [33, 34 e 51], sendo classificadas de acordo com o substrato que usam

[35- 39] (equao 1.6).

As clulas eucariticas tambm apresentam estes dois sistemas de defesa. As catalases

citoplasmticas e as peroxidases eucariticas que esto localizadas no espao intermembranar

das mitocndrias e contm um nico hemo tipo b. A reaco global de reduo do perxido de

hidrognio a gua, pelas peroxidases eucariticas idntica das peroxidases bacterianas, mas

o mecanismo cataltico muito diferente [35].

Captulo 1| Introduo

5

1.2 As peroxidases do citocromo c bacterianas dihmicas

As peroxidases do citocromo c (PCc) dihmicas foram isoladas de diversos organismos,

tais como Pseudomonas (Ps.) aeruginosa [40- 44], Paracoccus (Pa.) pantotrophus [45- 53], Ps.

stutzeri [54- 58], Nitrosomonas (Ni.) europaea [59- 62], Rhodobacter (Rb.) capsulatus [63- 67],

Methylococcus (Me.) capsulatus [68, 69], Marinobacter (Ma.) hydrocarbonoclasticus [70, 71],

Neisseria (Ne.) gonorrhoeae [72, 73], Methylomicrobium (Mm.) lbum. BG8 [74], Geobacter

(Ge.) sulfurreducens [75- 76] e Shewanella (Sw.) oneidensis [77- 80]. As enzimas mais

estudadas so as que foram isoladas das bactrias Ps. aeruginosa e Pa. pantotrophus.

Estas enzimas so na sua maioria periplsmicas, sendo que em alguns casos podem estar

ligadas membrana celular, como acontece no caso da lipocitocromo c peroxidase de Ne.

gonorrhoeae [72] e de Herbaspirillum (He.) seropediceae [81], ou podem estar associadas

parede celular exposta ao periplasma, como no caso das bactrias metanotrficas Me. capsulatus

[68] e Mm. lbum BG8 [69]. Em Mm. lbum BG8 a PCc apresenta como caracterstica

particular, a sua dependncia da biodisponibilidade de io cobre (II).

Em alguns estudos verificou-se um aumento da sua expresso quando as bactrias esto

expostas a peroxinitrito, o que levou h hiptese das PCc estarem tambm envolvidas na

eliminao deste composto [76]. Foi tambm proposto por alguns autores que a PCc interfira na

oxidao de metilaminas [69].

1.2.1 Regulao da expresso gnica das peroxidases do citocromo c bacterianas

Em condies aerbias, as bactrias anaerbias facultativas, como bactria Ma.

hydrocarbonoclasticus, utilizam o oxignio molecular como aceitador final de electres devido

ao seu elevado potencial redox [7]. A alterao do metabolismo aerbio para anaerbio ocorre

quando a quantidade de oxignio no meio diminui e h um aceitador de electres alternativo,

como o io nitrato, sendo este processo acompanhado por represso dos genes ligados

respirao aerbia, enquanto os genes ligados respirao anaerbia so induzidos [82- 84].

Os genes fnr e anr codificam para os reguladores da transcrio FNR (regulador da

reduo do fumarato e nitrato) e ANR (regulador transcripcional anaerbio), respectivamente.

Estas protenas reguladoras esto envolvidas na mudana de metabolismo aerbio para o

anaerbio, controlam a expresso do gene ccp (que codifica para a peroxidase do citocromo c) e

dos genes nar e nir respectivamente. Estes ltimos codificam para protenas que esto

envolvidas na via de desnitrificao, como a NaR (reductase do nitrato) e a NiR (reductase do

nitrito) em condies de baixa tenso de dioxignio (condies de microaerofilia) [54, 68,

84- 98].

Captulo 1| Introduo

6

O gene da PCc expresso em condies aerbias e de microaerofilia e est presente

tanto em bactrias aerbias como estritamente anaerbias como a Ge. sulfurreducens [75, 82, 95

e 97]. Este gene est sob a aco de dois reguladores transcripcionais o FNR e o OxyR [99]. O

primeiro um regulador da activao induzido pelo oxignio e o segundo pelo perxido de

hidrognio [82, 85- 88].

i) O regulador da activao transcripcional FNR

O FNR um regulador transcripcional, produto do gene fnr, que regula um grande

nmero de genes em resposta a mudanas dos nveis de oxignio molecular. Este regulador na

forma activa e dimrica tem um domnio N-terminal com resduos cistena que coordena um

cluster do tipo [4Fe-4S]2+, sensvel ao oxignio que se liga entre dois monmeros. Na presena

de elevadas concentraes de oxignio, o centro [4Fe-4S]2+ (forma activa) sofre alteraes

estruturais e transforma-se num centro [2Fe-2S]2+ (forma inactiva) [84- 92].

A sequncia palindrmica de ADN reconhecida pelo FNR encontra-se na zona a

montante do local de incio da transcrio do gene ccp, sendo a sequncia de ADN do tipo

TTGAT-N4-ATCAA [82, 95, 96 e 98].

Em Ma. hydrocarbonoclasticus a sequncia palindrmica encontra-se, tal como

anteriormente referido, na zona a montante do local de incio da transcrio do gene ccp da PCc,

PCC-MauG (Figura 1.1) [100].

tttcttctgagcataactttataacctaaataaaagcgggagagcacggcttttctgcgc

gacgaaatgccgcagaaagatccacaaattgcagaccggaaccaaacttgatgaacatca

agttcagaaccaactctcgcgtttttgcgatgaaccacgctgccactctgttacgttgga

accagatggataccgagttgttctcaaaggagaaagcgacATGATCAAGCATCCACTGGC

AAAAGCACTCACCCTGAGCCTGGGCGTGGCAGCAGGTTCCGCCATGGCGGACAACCTGAT

GGAACGGGCCAACAGCATGTTCGAGCCCATTCCAAAATACCCACCGGTGATTGATGGCAA

TGAACTCACCCAGGCCAAGGTTGAACTGGGCAAGATGTTGTTCTTTGAACCGCGCCTGTC

TTCCAGCCACCTGATCAGCTGCAACACCTGCCACAACGTCGGGCTGGGCGGTGATGACGA

GCTGCCTACCTCTATCGGCCATGGCTGGCAGAAGGGTCCCCGGAACTCGCCGACGGTGTT

CAACGCCGTGTTTAACGCAGCCCAGTTCTGGGATGGCCGTGCCGCCGACCTGGCCGAACA

GGCCAAAGGGCCGGTACAGGCGGGTGTCGAGATGAGCAGTACGCCGGACCGGGTGGTGGC

TACCCTGAAGAGTATGCCGGAGTATATCGAGCGCTTTGAGGACGCATTCCCGGGCCAGGA

AAATCCGGTCACCTTCGACAATATGGCTGTTGCCATTGAAGCCTATGAAGCAACACTGAT

CACCCCGGAAGCACCTTTCGACAAATATCTGCGCGGAGACACCTCAGCGCTGAACGAGAG

TGAGAAAGAAGGTCTGGCGCTGTTCATGGACCGCGGCTGTACCGCCTGCCACAGTGGTGT

GAACCTCGGCGGTCAGAGCTACCATCCATTCGGGCTGGTTGCCAAGCCGGGTGCCGAGAT

CCTGCCAGAGGGCGATAAAGGCCGCTTCTCTGTCACCGAAACCGCGTCTGACGAGTATGT

GTTCCGCGCCTCTCCGCTGCGTAACATCGAGCTGACCGCGCCCTATTTCCACTCTGGCGC

CGTCTGGAGCCTGGAAGAAGCCGTTGCGGTGATGGGTACGGCCCAGCTGGGTACCGAGTT

GAACGACGATGAAGTGAAATCCATCGTCGCGTTCCTCAAGACGCTTACCGGCAATGTTCC

GGAAGTAACTTATCCGGTACTGCCACCAAGCACCGCCAATACGCCCAAGCCGGTGGACAT

GATCCCGTAAgtcacgggctctgcattcaccctcgaaggcgcgctttcccggcgcgcctt

Figura 1.1 Sequncia de ADN (NCBI Referncia da sequencia: NC-017067.1) do gene ccp-MauG

(VIMSS3521861: Maqu-0372 citocromo c peroxidase 349 a.a.) da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus

(140 bases a montante, 1050 pares de base (gene ccp a negrito), 50 bases a jusante do gene ccp-Maug),

onde se destaca a sequncia de bases nuclecas reconhecida pelo regulador da transcripo FNR (dados

retirados de www.microbesonline.org, acedido a 1 de Fevereiro 2013).

http://www.microbesonline.org/

Captulo 1| Introduo

7

Em Pa. pantotrophus [83, 84 e 96], Ps. aeruginosa [93, 94], Ne. gonorrhoeae [91, 92] e

Ps. stutzeri [54] verificou-se que o FNR regula no s a expresso do gene ccp [29, 95 e 97] em

resposta privao de dioxignio [54, 95] mas tambm de vrios genes envolvidos na

desnitrificao. Em estudos com mutantes no gene fnrP em Pa. denitrificans, verificou-se que a

expresso da peroxidase do citocromo c (PCc) muito reduzida pelo que se props que, o

FNRP controle a expresso desta protena [96].

ii) O regulador da activao transcripcional OxyR

Em Ps. aeruginosa, Salmonella (Sa) typhimurium e Escherichia (Ec.) coli, o OxyR

tambm um regulador da transcrio do gene ccp, que codifica para a PCc e para a catalase, na

presena de perxido de hidrognio [101- 106]. Em Ps. aeruginosa o gene oxyR que codifica

para o regulador OxyR, localiza-se no opero com o gene recG [107]. Este gene em resposta a

alteraes dos nveis de perxido de oxignio, induz a transcrio de OxyR.

Cada molcula de OxyR apresenta dois domnios que contm duas cistenas, que se

localizam na interface dos dois dmeros que formam um tetrmero [108- 110]. A sequncia

palindrmica reconhecida pelo OxyR, e qual se liga no ADN, consiste em quatro grupos de 4

bases (ATAG) espaados por 10 pares de bases em Ps. aeruginosa [111, 112]. As formas

oxidada e reduzida deste factor transcripcional contactam em diferentes locais no ADN, uma

vez que nos dois locais activos de reduo e oxidao as cistenas esto em posies diferentes,

resultando em alterao estrutural no domnio regulador [102, 109].

1.2.2 Regulao gentica de peroxidases do citocromo c nas bactrias gram-negativas

As protenas periplsmicas bacterianas, como a PCc, so sintetizadas no citoplasma e

depois transportadas para o periplasma, atravs da membrana citoplasmtica [113, 114]. Em

bactrias gram-negativas com a Pa. denitrificans [115, 116] e Rb. capsulatus [117] a

translocao do apo-citocromo linear faz-se atravs do sistema secretor SecYEG (sistema de

secreo constitudo por protenas translocadoras), j o hemo transportado pelo sistema

CcmABCDGEF (sistema de maturao de citocromos c) [118, 119].

Para a translocao atravs da membrana citoplasmtica, a pr-apo-protena utiliza o

sistema de sinalizao constitudo por um peptdeo-sinal adjacente ao N-terminal da cadeia

polipeptdica, que permite ao sistema de transporte membranar (SecYEG) reconhecer e

translocar para o periplasma a pr-apo-protena. Aps o transporte da pr-apo-protena para o

periplasma, o pptideo-sinal removido por clivagem por aco de uma peptidase-sinal,

formando a apo-protena (Figura 1.2) [115- 119].

Captulo 1| Introduo

8

Figura 1.2 Esquema da organizao do sistema de maturao de citocromos tipo c (Ccm) na membrana

citoplasmtica e da translocao do hemos em bactrias Gram-negativas [112, 113]. O pr-apo-citocromo

transferido do citoplasma para o periplasma translocador SecYEG (sistema de transporte secretor) e o

grupo hemo pelo sistema de transporte complexo CcmABC, CcmD e CcmE. A incorporao do hemo no

apo-citocromo ocorre em CcmF, usando electres transferidos pela protena transmembranar DsbD

(oxidoreductase dissulfureto). Os sistemas CcmG e CcmH libertam o citocromo para o periplasma [112,

113 e 119]. O sistema de maturao de citocromo tipo c, Ccm, constitudo por protenas membranares

ou que esto ligadas membrana (CcmABCDEFGH e DsbD). As setas so caminhos do sistema de

maturao (Figura adaptada da referncia 113, 114 e 119).

Na PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus, o peptdeo-sinal composto pelos primeiros

resduos que apresentam caractersticas de peptdeo-sinal (peptdeo hidrofbico localizado no

extremo N da cadeia polipetdica) e so reconhecidos pelo sistema secretor SecYEG. Este

peptdeo sinal inicia-se no primeiro aminocido (metionina) terminando no aminocido 23,

sendo o domnio da apo-protena PCc do aminocido 24 ao 289 (previso obtida em

http//www.signalP.4.1) (Figura 1.3) [120].

MIKHPLAKALTLSLGVAAGSAMADNLMERANSMFEPIPKYPPVIDGNELTQAKVELGKML

FFEPRLSSSHLISCNTCHNVGLGGDDELPTSIGHGWQKGPRNSPTVFNAVFNAAQFWDGR

AADLAEQAKGPVQAGVEMSSTPDRVVATLKSMPEYIERFEDAFPGQENPVTFDNMAVAIE

AYEATLITPEAPFDKYLRGDTSALNESEKEGLALFMDRGCTACHSGVNLGGQSYHPFGLV

AKPGAEILPEGDKGRFSVTETASDEYVFRASPLRNIELTAPYFHSGAVWSLEEAVAVMGT

AQLGTELNDDEVKSIVAFLKTLTGNVPEVTYPVLPPSTANTPKPVDMIP

Figura 1.3 Sequncia de aminocidos da PCc de Marinobacter hydrocarbonoclasticus ATCC 49840,

onde se destaca o peptdeo-sinal (caixa cinzenta). Previso obtida em http//www.signalP.4.1 [120].

Captulo 1| Introduo

9

1.2.3 Alinhamento da sequncia primria de peroxidases do citocromo c dihmicas

O alinhamento da sequncia primria das PCc cuja estrutura terciria conhecida,

evidncia uma grande homologia estrutural entre estas enzimas. Na Figura 1.4 apresenta-se o

alinhamento da sequncia primria de algumas PCc bacterianas, onde se destacam a cinzento os

aminocidos conservados e a vermelho os semi-conservados, bem como os hemos e os Loop,

que sero seguidamente descritos.

Hemo P Loop 1

Pp 56 LGKVLFFDPRMSSSGLI SCQTCH NVGLGGVDGL PTSIGHGWQKGPRN EPTMLNA 104

Mh 33 LGKMLFFEPRLSSSHLI SCNTCH NVGLGGDDEL PTSIGHGWQKGPRN SPTVFNA 81

Pa 33 LGKKLFFDPRLSRSHVL SCNTCH NVGTGGADNV PTSVGHGWQKGPRN SPTVFNA 81

Rc 47 LGKALFFDPRMSKSGVF SCOSCH NVGLGGVDGL ETSIGHGWQKGPRN EPTALNA 95

Ps 40 LGHKLWFDPRLSSSHVI SCNTCH NLSIGGSDNV PTSIGHGWQKGPRN SPTVLNA 88

Gs 59 LFFDPRLSRSHVL SCNTCH NVGLGGGDLA ATSTGHGWQKGPRN EPTVLNS 107

So 46 LFFEPRLSKSGFI SCNSCH NLSTGGVDAL PTSIGHHWQEGPIN SPTVLNA 94

Ne 47 LGKMLFFDPRLSKSGFI SCNSCH NLSMGGTDNI TTSIGHKWQQGPIN EPTVLNS 95

Loop 2

Pp 105 IFN AAQFWDGRAADLAEQAKGPVQAGSEMS NTPDQVVKTINSMPEYVEAFKKAFPEEADPVTFDNFAAAI 170

Mh 82 VFN AAQFWDGRAADLAEQAKGPVQAGVEMS STPDRVVATLKSMPEYIERFEDAFPGQENPVTFDNMAVAI 147

Pa 82 VFN AAQFWDGRAKDLGEQAKGPIQNSVEMH STPOLVEOTLGSIPEYVDAFRKAFPKAGKPVSFDNMALAI 147

Rc 96 VFN VAQFWDGRAEDLAAQAKGPVQAGVEMN NTPENLVATVQSMPGYVEAFAKAFPGQKDPISFDNFALAV 161

Ps 88 VFN AAQFWDGRAKDLQEQAKGPVQASVEMN STPERVVSTLQSIPEYAAEFKKAFPNDKEPVSFDNMAYAL 156

Gs 108 VFN TAQFWDGRAKDLAEQAKGPVQASVEMN NTPDQVVKTLNSIPDYVALFKKAFPGEKDPVTFDNMAKAI 173

So 95 DFM LAQFWDGRASNLKEQAAGPIANPKEMG FTHELATETIASMPAYRARFAKVYGDEKVDIFDRLTDAI 160

Ne 96 SMN LAQFWDGRAKDLKEQAAGPIANPKEMA STHEIAEKVVASMPQYRERFKKVFGSDEVTIIDRITTAI 161

Hemo E

Pp 171 EQFEATLITPNSAFDRFLAGDDAAMTDQEKRGLOAFMETG CTACH YGVNFGGQD 233

Mh 148 EAYEATLITPEEAFDKYLRGDTSALNESEKEGLALFMDRG CTACH SGVNLGGQN 210

Pa 148 EAYEATLVTPDSPFDLYLKGDDKALDAQQKKGLKAFMDSG CSACH NGINLGGQA 210

Rc 162 EAFEATLITPNSKFDQWLMGADGAMSADEKAGLKLFIDTG CAACH NGINIGGNG 224

Ps 157 EAFEVSLTTPNSPFDRFLKGEDGALDDKQKQGLALFMDAG CSSCH NGVNLGGQG 210

Gs 174 EVFEATLITPDSPFDQYLKGKKKALDGKQTAGLKLFLGKG CVACH GGLNLGGTG 236

So 161 AAFEKTLVTPNSPFDQYLLGKQDAISGDAKAGYQLFKAKG CVSCH NGPAVGGTM 223

Ne 162 AQFEETLVTPGSKFDKWLEGDKNALNODELEGYNLFKGSG CVQCH NGPAVGGSS 224

loop 3

Pp 234 YHPFGLIAKPGAEVLPAGDTGRFEVTRTTDDEYVF RAAPLRNVALTAPYFHSGVVWELAEAVKIMS 299

Mh 211 YYPFGLVAKPGAEILPEGDKGRFSVTETASDEYVF RASPLRNIELTAPYFHSGAVWSLEEAVAVMG 276

Pa 211 YFPFGLVKKPDASVLPSGDKGRFAVTKTQSDEYVF RAAPLRNVALTAPYFHSGQVWELKDAVAIMG 276

Rc 225 YYPFGVVEKPGAEVLPAGDKGRFAVTATADDEYVG RAGPLRNIALTAPYFHSGKVWDLREAVSVMA 290

Ps 211 YFPFGVIKKPGAEVLPTGDKGRFAVTNTASDEYVF RAAPLRNVALTPPYFHSGEVWELEQAVAIMG 276

Gs 237 YFPFGVVEKPAENILPLGDKGRFAVTNTAKDEYVF RAPSLRNVAITYPYFHSGVVWSLKEAVAVMG 302

So 224 FMKMGLIK-PFHTNNPAETGRKGVTGKDADKFVF KVPTLRNIELTYPYFHDGSVWTLEEAVNTMA 289

Ne 225 YQKMGVFK-PYETKNPAATGRMDVTGNEADRNVF KVPTLRNIELTYPYFHDGGAATLEQAVETMG 290

Figura 1.4 Alinhamento da sequncia primria das peroxidases do citocromo c bacterianas mais

estudadas: Pa, Ps. aeruginosa, Pp, Pa. pantotrophus, Mh, Ma. hydrocabonoclasticus, Ps, Ps. stutzeri, Rc,

Rb. capsulatus, Gs, Gb. sulfurreducens, So, Sw. oneidensis e Ne Ni. europaea. Os aminocidos ligados

aos hemos (CXXCH) esto indicados como hemo E (C-terminal) e hemo P (N-terminal). A cor cinzenta

esto assinalados os aminocidos conservados e a vermelho os semi-conservados. () Ligandos H

(histidina) e M (metionina) ao ferro hmico, () resduos de cistena covalentemente ligados ao hemo,

() ligandos do io clcio. Figura adaptada das referncias [65, 71, 75, 77 e 97].

Observando a Figura 1.4 possvel constatar que os resduos conservados localizam-se

nas proximidades dos hemos e nos loops, verificando-se uma diminuio de resduos

conservados entre a PCc de Ni. europeae e de Pa. pantotrophus. Pelas sequncias de

Captulo 1| Introduo

10

alinhamento da estrutura primria possvel determinar a percentagem de sequncias de

resduos comuns (Tabela 1.2)

Tabela 1.2 Percentagem de sequncia de alinhamento idnticas1

das estruturas primrias apresentadas na Figura 1.4

Bactrias Ma. hydrocarbonoclasticus Ni. europaea

Pa. pantotrophus 73 % 46 %

Ps. aeruginosa 72 % 43 %

Rb. capsulatus 69 % 46 %

Ps. stutzeri 71 % 48 %

Gb. sulfurreducens 67 % 45 %

Sw. oneidensis 49 % 65 %

Ni. europaea 50 % 100% (1 http://proteinstructures.com/Sequence/Sequence/sequence-alignment.html).

Pelos resultados apresentados na Tabela 1.2, confirma-se uma elevada percentagem de

identidade, ou seja elevada similaridade nas sequncias de aminocidos, entre a estrutura

primria da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus, da PCc de Pa. pantotrophus (73 %), da PCc de

Ps. aeruginosa (72 %) e da PCc de Rb. capsulatus (69 %). Comparando as sequncias de

resduos idnticas da PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus junto dos hemos e loops, podemos

verificar que esta semelhana aumenta, sendo de 87 % para Pa. pantotrophus e de 80% para Ps.

aeruginosa mas somente de 53% para Ni. europaea.

A percentagem de sequncias idnticas entre a PCc de Sw. oneidensis e de Ni. europaea

de 60 %, mas somente de 44% entre a PCc de Sw. oneidensis e de Ps. aeruginosa [77, 97].

Verifica-se que, por exemplo, a homologia estrutural entre a PCc de Ma.

hydrocarbonoclasticus e a PCc de Ps aeruginosa, considerando resduos semelhantes, de

80 % e que entre PCc de Ma. hydrocarbonoclasticus e a PCc de Ni. europaea de 73% [71,

97]. Estes valores de homologia, revelam uma elevada percentagem de sequncias semelhantes

de aminocidos e predizem estruturas tercirias semelhantes.

1.2.4 Estrutura das peroxidases do citocromo c dihmicas

As PCc so dmeros cuja estrutura terciria est organizada em dois domnios, cada um

contendo um hemo tipo-c. Estudos espectroscpicos revelaram que estes dois hemos no so

equivalentes, o que se reflecte nos seus diferentes papis na activao e na catlise enzimtica

[42, 121- 123]. O hemo peroxidctico (hemo P) encontra-se no domnio N-terminal e apresenta

uma coordenao axial bis-histidina. O outro hemo (hemo E), encontra-se no domnio C-

terminal e tem como ligandos axiais uma metionina e uma his