Expressão e caracterização de duas catalases de manganês (MnCats) recombinantes de Bacillus pumilus SAFR-032: estudos estruturais, funcionais e análise da afinidade de ligação de cátions metálicos divalentes

• Processo: 12/05441-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2014
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Carlos Henrique Inacio Ramos
• Beneficiário: Daniel Henrique Do Amaral Corrêa
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bacillus pumilus SAFR-032 | Catalases de manganês | estrutura e função | Série de Irving-Williams | Biofísica de Macromoléculas

Resumo

O peróxido de hidrogênio (H2O2) em excesso é prejudicial para quase todos os componentes das células, portanto, a sua remoção rápida e eficiente é de essencial importância para organismos aeróbicos. O H2O2 é degradado por catalases, uma enzima capaz de dismutar o H2O2 a água e oxigênio molecular. Da natureza evoluíram três famílias de proteínas capazes de catalisar esse processo. Duas destas famílias são enzimas hêmicas que compõem o grupo mais abundante encontrado em todos os reinos da vida. O terceiro grupo é uma família pequena de proteínas bacterianas com um sítio ativo dimanganês chamadas de catalases de manganês (MnCats), amplamente distribuídas ao longo da comunidade microbiana, sendo as mais velhas enzimas catalizadoras da dismutação de H2O2. Atualmente, 100 genes de MnCats já foram anotados em bases de dados genômicos, entretanto a atribuição de muitas dessas proteínas necessitam de verificação experimental. Esporos de Bacillus são notoriamente resistentes a condições desfavoráveis, como radiação UV, radiação-g, H2O2, dessecação e desinfecção química, e B. pumilus SAFR-032, isolados na Unidade de montagem de espaçonaves do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL/NASA), sobrevive ao extremo de tais condições. Análises do genoma de B. pumilus SAFR-032 revelam dois genes putativos de MnCats (BPUM_2346 e BPUM_1305) que podem apresentar propriedades que contribuam para a extrema resistência desse organismo ao H2O2. Nossa proposta é expressar, caracterizar estruturalmente e funcionalmente, e analisar a afinidade de ligação de cátions metálicos divalentes a essas duas metaloenzimas. Adicionalmente, com os resultados esperados dessa proposta, pretendemos compreender as relações entre estrutura e função de MnCats, o que pode contribuir para o desenho de inibidores específicos para a prevenção de doenças em humanos, animais e plantas relacionadas a essas enzimas.