Mecanismos de S-nitrosação de proteínas: cinética, mecanismo e implicações biológicas

Resumo

Espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, além de estarem envolvidas em danos de células e tecidos, são conhecidas por participarem de mecanismos de sinalização. Parte das respostas de sinalização redox ocorre por meio de modificações reversíveis nos resíduos de cisteína das proteínas. Por exemplo, o peróxido de hidrogênio reage diretamente com tióis de cisteína em proteínas específicas formando derivados de ácido sulfênico e estes processos têm sido extensivamente estudados nos últimos anos. Em contraste, o óxido nítrico não reage diretamente com tióis de proteínas formando proteínas nitrosadas, um processo conhecido como S-nitrosação. Entretanto, recentemente um grande número trabalhos tem reportado a ocorrência de S-nitrosação em células e tecidos. Como esperado, propõem-se que a reação de S-nitrosação esteja associada a uma série de processos fisiológicos, tais como homeostase vascular, autofagia e resposta imune. Da mesma forma, desregulação da S-nitrosação em proteínas tem sido associada a doenças como desordens neurodegenerativas, vários canceres e diabetes. Apesar disto, o mecanismo pelo qual proteínas S-nitrosadas são produzidas in vivo permanece em aberto. Até recentemente, o mecanismo proposto envolvia reações de trans-nitrosação de tióis de baixo peso molecular (ex. S-nitrosoglutationa e S-nitrosocisteína) ou reações redox entre tióis, metaloproteínas e metabólitos do óxido nítrico (ex. trióxido de dinitrogênio e dióxido de nitrogênio). Apesar de todos estes mecanismos poderem operar in vivo, cada um deles apresenta condições cinéticas que são difíceis serem conciliadas com as condições fisiológicas e patológicas de concentração de óxido nítrico e seus metabólicos e também com a seletividade esperada para mecanismos de sinalização. Uma hipótese atraente a ser explorada é a possibilidade da reação de S-nitrosação de proteínas ocorrer por meio de catalise de dinitrosilos complexos de ferro. Estes complexos são amplamente conhecidos na literatura, uma vez que são detectados por RPE em células e tecidos em condições de superprodução de óxido nítrico. No entanto, a natureza da estrutura química destes complexos permanece desconhecida e suas propriedades bioquímicas têm sido pouco exploradas. Neste contexto, o nosso objetivo é investigar a cinética e os mecanismo de S-nitrosação de peroxiredoxinas (Prxs) e outras tióis proteínas por dinitrosilos complexos de ferro de alto e baixo peso molecular e comparar com nitrosotióis de baixo peso molecular. As Prxs são alvos interessantes devido ao fato de reagirem rapidamente com peróxido de hidrogênio e terem sido relacionadas a transnitrosação de outras tióis proteínas. Em paralelo, nós pretendemos projetar e testar abordagens para caracterizar os dinitrosilos complexos de ferro de alto peso molecular detectados em células e tecidos em condições de superprodução de óxido nítrico.