Interação In vitro entre compostos orgânicos de Arsênio(V) e proteína carreadora empregando técnicas espectroscópicas

• Main Author: Silva, Isabella Miranda da
• Other Authors: Santos, Josué Carinhanha Caldas
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Alagoas 2017
• Subjects: Albumina; Aditivo alimentar; Complexo supramolecular; Roxarsone; Acetarsone; Compostos de arsênio (V); Albumin; Food additive; Supramolecular complex; Arsenic compounds (V); CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Online Access: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/1744

Bovine serum albumin (BSA) is the most abundant protein in plasma and it is responsible for the transport of most of the exogenous and endogenous compounds present in blood. Roxarsone (RX) and its metabolite acetarsone (AC) are organic compounds of arsenic(V) used in poultry as a food additive. In this sense, the interaction process of RX and AC compounds with BSA was evaluated under physiological conditions using spectroscopic techniques. It was possible to determine the formation of a supramolecular complex between RX and AC ligands using molecular fluorescence. The interaction degree was moderate, with a binding constant (Kb) of 4.27x105 L mol-1 and 0,27x105 L mol-1 for RX and AC, respectively. The quenching mechanism involved in the interaction process for both ligands was static and, preferably, by electrostatic interactions to the BSA-RX complex and hydrogen bonds and Van der Waals forces to BSA-AC. Both the formation of the complex and the quenching mechanism were confirmed by UV-vis spectroscopy. The 3D fluorescence analysis evidenced structural changes in the BSA polypeptide chain, being more pronounced in the presence of the RX ligand in comparison to AC. In addition, the BSA-RX interaction process modified the BSA surface, leading to reduction of hydrophobic regions more effectively compared to BSA-AC. About the binding site, both ligands are preferably in the site II of BSA. From the results obtained by 1H NMR, greater chemical shift was observed in the presence of the AC ligand, being the region close to amide group interacting with BSA, while the RX ligand possibly interacts more superficially in the protein. Thus, the RX and AC ligands do not favor the kinetics of protein fibrillation, giving indications that the possible deleterious effects in the evaluated in vitro system are not related to this process. Alkaline phosphatase inhibition kinetics demonstrated inhibition of enzymatic activity from 5 min and signal stabilization in 55 min of analysis for both RX and arsenate (positive control). Finally, the evaluation of in vitro alkaline phosphatase activity showed inhibition of enzymatic activity in 42% in the presence of the RX ligand and 5% in the AC ligand, giving indications of more detrimental effects for RX when compared to AC. === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === A albumina do soro bovino (BSA) é a proteína mais abundante do plasma e responsável pelo transporte da maioria dos compostos exógenos e endógenos presentes no sangue. Roxarsone (RX) e seu metabólito acetarsone (AC) são compostos orgânicos de arsênio(V) empregados na avicultura como aditivo alimentar. Neste sentido, o processo de interação dos compostos RX e AC com a BSA foi avaliado sob condições fisiológicas utilizando técnicas espectroscópicas. Empregando fluorescência molecular foi possível determinar a formação do complexo supramolecular para os ligantes RX e AC. O grau de interação foi moderado, com constante de ligação (Kb) de 4,27x105 L mol-1 e 0,27x105 L mol-1 para RX e AC, respectivamente. O tipo de quenching envolvido no processo de interação para ambos os ligantes foi estático e, preferencialmente, por interações de natureza eletrostática para o complexo BSA-RX e ligações de hidrogênio e forças de Van der Waals para BSA-AC.Tanto a formação do complexo quanto o tipo de quenching foram confirmados por espectroscopia de UV-vis. A análise por fluorescência 3D evidenciou mudanças estruturais na cadeia polipeptídica da BSA, sendo mais pronunciadas na presença do ligante RX em comparação ao AC. Ademais, o processo de interação BSA-RX modificou a superfície da BSA, levando à redução de regiões hidrofóbicas de forma mais efetiva em comparação à BSA-AC. Com relação ao sítio de ligação, ambos os ligantes encontram-se preferencialmente no sítio II da BSA. A partir dos resultados obtidos por RMN 1H observou-se maior deslocamento químico na presença do ligante AC, estando a porção próxima ao grupamento amida interagindo com a BSA. Enquanto que o ligante RX possivelmente interage mais superficialmente na proteína. Além disso, os ligantes RX e AC não favorecem a cinética de fibrilação protéica, dando indícios que os possíveis efeitos deletérios no sistema in vitro avaliado não estão relacionados a este processo. A cinética de inibição da fostatase alcalina demonstrou inibição da atividade enzimática a partir de 5 min e estabilização do sinal em 55 min de análise tanto para o RX quanto para o arseniato (controle positivo). Por fim, a avaliação da inibição da atividade da fosfatase alcalina in vitro evidenciou inibição da atividade enzimática em 42% na presença do ligante RX e 5% para o ligante AC, dando indícios de efeitos mais prejudiciais para o RX quando comparado ao AC.