Operando EPR para elucidar mecanismos de transferência de elétrons de coenzimas

• Processo: 19/12052-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Coenzimas Oxirredução Ressonância paramagnética eletrônica Bioeletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioeletroquímica | Coenzimas | electron transfer | epr | Operando eletroquimica | Transferência de Elétrons | Bioeletroquimica

Resumo

Um dos desafios mais importantes da química, com implicações diretas na bioquímica, é investigar o mecanismo de transferência de elétrons originado de moléculas biológicas. Com base na voltametria de filme de proteína, a transferência de elétrons mediada e a adsorção molecular seguida pela catálise heterogênea resultam em respostas similares para correntes estacionárias; ambos os processos aumentam a corrente faradaica a um baixo sobrepotencial. Isso é típico da álcool desidrogenase dependente de NAD (ADH), uma enzima oxido-redutase que usa a conversão da coenzima NAD + / NADH para catalisar a oxidação do álcool em aldeído. Propomos uma configuração baseada na espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) operando para investigar a reação redox NADH / NAD + e introduzir como sondar elétrons livres em uma superfície de eletrodo de carbono e correlacioná-los com o mecanismo eletrocatalítico. Uma vez que o conhecimento do fator-g pode fornecer informações sobre a estrutura eletrônica do centro paramagnético na superfície do carbono, verificou-se que a concentração de elétrons livres não pareados responde ao excesso de potencial aplicado e à oxidação do NADH, permitindo a medição in situ da dinâmica da reação de transferência de elétrons. Uma nova correlação para a concentração de spin revela um número crescente de elétrons livres não pareados, que com o aumento do potencial de oxidação aplicado e a oxidação de NADH, corrobora a controversa hipótese de que os grupos quinona atuam como eletrocatalisadores e não como mediadores redox na oxidação de NADH a NAD +. Além disso, operando EPR fornece informações úteis na sondagem das dinâmicas de transferência de elétrons em uma superfície de carbono e essa técnica pode ser estendida (AU)