Glutationa como agente alostérico em hemoglobina bovina, humana e de e matrinxã

Abstract

A Glutationa (GSH) é um tripeptídeo presente nas células, que em sua forma reduzida age como antioxidante, mantendo os grupamentos tiólicos nas proteínas em estado reduzido. Ao exercer função protetora, a glutationa é oxidada para sua forma dissulfeto, expondo quatro cargas negativas. A glutationa oxidada (GSSG) poderia interagir não covalentemente com moléculas capazes de ligar ânions, como a hemoglobina. Essa condição nos levou a investigar as possíveis mudanças estruturais e funcionais das hemoglobinas bovina, humana e majoritária do peixe matrinxã (Brycon cephalus) quando interagem alostericamente com a glutationa. As amostras de sangue bovina e humana foram purificadas e submetidas à eletroforese para verificação de pureza. As propriedades de ligação com oxigênio e controle alostérico foram analisados por tonometria a 20°C, calculando a afinidade de ligação com o O2 e a cooperatividade (n50). As condições experimentais adotadas foram, stripped, cloreto e glutationa oxidada (GSSG), nessas condições, as hemoglobinas bovina e humana apresentaram efeito Bohr alcalino. O cloreto induziu o maior efeito de diminuição da afinidade em praticamente todas as condições. As hemoglobinas apresentaram processo cooperativo de ligação de oxigênio, em todas as condições e em toda faixa de pH. No caso da hemoglobina bovina adulta, a GSSG aumentou a afinidade por O2, em toda a faixa de pH testada, enquanto para a humana isso ocorreu abaixo de pH 7,0. O cloreto capaz de diminuir a afinidade de forma efetiva em todas as condições. A hemoglobina bovina apresentou uma menor afinidade de ligação ao oxigênio em relação à hemoglobina humana. A glutationa oxidada atuou como efetor alostérico heterotrópico em hemoglobinas humana, bovina e matrinxã (Hb-II), aumentando a afinidade de ligação por oxigênio da hemoglobina. Entretanto, a glutationa na forma reduzida...

Glutathione (GSH) is an intracellular tripeptide, which in its reduced form acts as an antioxidant, keeping the cysteines in the reduced state. When exerting protective function, glutathione is oxidized to form its disulfide, exposing four negative charges. The oxidized glutathione (GSSG) could interact with molecules covalently able to bind anions, such as hemoglobin. That motivated us to investigate the possible structural and functional changes of bovine, human and a fish hemoglobin from the fish ‘matrinxã’ (Brycon cephalus) when they interact allosterically with glutathione. Samples of human and cattle blood were purified and subject to electrophoresis to verify their purity. The functional properties of oxygen binding and allosteric control were analyzed by the tonometric method at 20°C, calculating the affinity of O2-binding and cooperativity (n50). The tested experimental conditions involved hemoglobin in the absence (stripped) and in the presence of chloride and oxidized glutathione (GSSG). Under those circumstances, the human and bovine hemoglobins displayed an alkaline Bohr effect. Chloride induced the greatest effect of reducing affinity in all conditions. For all the experimental sets oxygen binding was cooperative. For bovine adult hemoglobin GSSG increased O2-affinity for all the tested pH values, whereas it occurred for human Hb for pH values above 7.0. Bovine Hb displayed lower O2-affinity than its human counterpart. Oxidized glutahione acted as a heterotropic allosteric effector in all the tested hemoglobins, increasing O2-affinity. However, GSH decreased O2-affinity of human and bovine Hbs. We assume that there is a binding site for GSSG at the R state, increasing O2-affinity, and another one for GSH at the T state, stabilizing its conformation and therefore lowering O2-affinity.