Simulação computacional dos mecanismos de reação em quinol:fumarato redutases

Resumo

Em condições normais, organismos aeróbios oxidam succinato a fumarato no complexo II mitocondrial, enquanto organismos anaeróbios que utilizam fumarato como aceptor final de elétrons de suas vias catabólicas catalisam a reação reversa. A quinol:fumarato redutase (QFR) é a enzima responsável por catalisar a reação nestes organismos anaeróbios. Embora não possuam genes que codificam para QFRs, organismos aeróbios também conseguem reduzir fumarato em condições de hipóxia através do complexo II. Todavia, a eficiência catalítica nesse sentido é muito baixa, dando indícios de que o mecanismo enzimático de redução do fumarato não deva ser exatamente o inverso da oxidação de succinato. Neste projeto, propomos estudar o mecanismo de reação de redução de fumarato nas QFRs através de simulações computacionais com potenciais híbridos de química quântica e mecânica molecular (QC/MM). Os resultados ajudarão a compreensão em nível molecular de algumas questões em aberto sobre o mecanismo da reação enzimática. Especificamente, investigaremos o estado eletrônico e de carga da flavina durante a redução e o mecanismo de sua regeneração enzimática. Também propomos determinar as bases moleculares que direcionam o sentido da reação enzimática de oxirredução entre fumarato e succinato em conjunto com outro trabalho desenvolvido em nosso grupo de pesquisa sobre o complexo II. (AU)