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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

Nanosized non-proteinaceous complexes III and IV mimicking electron transfer of mitochondrial respiratory chain

Texto completo
Autor(es):
Modenez, Iago A. [1] ; Macedo, Lucyano J. A. [1] ; Melo, Antonio F. A. A. [1, 2] ; Pereira, Andressa R. [3] ; Oliveira Jr, Osvaldo N. ; Crespilho, Frank N. [1]
Número total de Autores: 6
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Chem, BR-13560970 Sao Carlos - Brazil
[2] Fed Inst Educ Sci & Technol Piaui, Mat Engn Grad Program, Cent Campus, BR-64000040 Teresina, PI - Brazil
[3] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Phys, BR-13560590 Sao Carlos - Brazil
Número total de Afiliações: 3
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Journal of Colloid and Interface Science; v. 599, p. 198-206, OCT 2021.
Citações Web of Science: 0
Resumo

Synthetic biology pursues the understanding of biological processes and their possible mimicry with artificial bioinspired materials. A number of materials have already been used to mimic the active site of simple redox proteins, including nanosized iron oxides due to their redox properties. However, the mimicry of membrane redox protein complexes is still a challenge. Herein, magnetic iron oxide nanoparticles (NPs), incorporated as non-proteinaceous complexes III and IV in a mitochondrial model membrane, catalyze electron transfer (ET) similarly to the natural complexes towards cytochrome c. The associated molecular mechanism is experimentally proven in solution and in a Langmuir-Blodgett film. A direct and entropy-driven ET, with rate constant of 2.63 +/- 0.05 L mol(-1) at 25 degrees C, occurs between the iron sites of the NPs and the cytochrome c heme group, not affecting the protein secondary and tertiary structures. This process requires an activation energy of 40.2 +/- 1.5 kJ mol(-1) resulting in an overall Gibbs free energy of similar to 55.3 kJ mol(-1). Furthermore, the protein-NP system is governed by electrostatic and non-polar forces that contribute to an associative mechanism in the transition state. Finally, the incorporated NPs in a model membrane were able to catalyze ET, such as the natural complexes in respiratory chain. This work presents an experimental approach demonstrating that inorganic nanostructured systems may behave as embedded proteins in the eukaryotic cells membrane, opening the way for more sophisticated and robust mimicry of membrane protein complexes. (C) 2021 Elsevier Inc. All rights reserved. (AU)

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