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]

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

• 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)

• Processo FAPESP: 19/12053-8 - Eletrodos de alto desempenho aplicados em baterias orgânicas e em biocélulas a combustível
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 17/03879-4 - EMU concedido no projeto temático 2013/14262-7 - DLS
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 17/20493-2 - Estudo de metaloenzimas por eletroquímica acoplada à espectroscopia vibracional
• Beneficiário: Lucyano Jefferson Alves de Macêdo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 19/15333-1 - Células híbridas bio-foto-eletroquímicas para conversão de energia solar
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/00878-0 - Estudo de jangadas lipídicas com a interação entre modelos de membrana e quitosana e colesterol oxidase
• Beneficiário: Andressa Ribeiro Pereira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado