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Workshop; IV Workshop Argentino de Química BioinorgánicaAspectos estructurales y funcionales de sistemas bioinorgánicos estudiados mediante métodos espectroscópicos, de cálculo, y sistemas modelo; 2010

Resumen:

ICPP-6_book.indb  Resumen El tóxico y nauseabundo gas sulfuro de hidrógeno (H2S) fue recientemente promovido a la categoría de segundo mensajero, debido a su participación en el sistema cardiovascular como vasodilatador y regulador de la presión sanguínea. A pH fisiológico, el H2S disuelto se encuentra parcialmente desprotonado (pKa1=6.9) y el par H2S/HS- estaría disponible para manifestar la reactividad bioquímica, posiblemente a través de su química de coordinación. De hecho, ha sido demostrada la unión de sulfuros con alta afinidad a un par de hemoproteínas, motivando el estudio del rol de las hemoproteínas en la bioquímica del H2S.1,2 Curiosamente, los sitios activos de estas hemoproteínas son estructuralmente diferentes, dificultando la interpretación de la afinidad en términos moleculares. Recientemente, fue publicada la síntesis y estructura cristalina de dos porfirinatos de hierro(II) con SH- como ligando.2 Con el propósito de establecer los determinantes moleculares que controlan la afinidad de sulfuros a hemoproteínas, nos abocamos a la caracterización de la coordinación de SH2, SH-, S2- a compuestos hémicos modelo, desde una perspectiva teórica y experimental. Realizamos simulaciones mecano-cuánticas en el nivel DFT con el propósito de interpretar las transformaciones de los distintos sulfuros, resultantes de su coordinación a grupos hemo modelo. Empleamos una porfina de hierro (III) coordinada a imidazol, y con SH2, SH- o S2- como sexto ligando ((Im)FeIII(SH2), (Im)FeIII(SH-), (Im)FeIII(S2-)) para caracterizar parámetros estructurales, la distribución de cargas y las frecuencias de IR de cada sistema. El estiramiento Fe-S aparece caracterizado por frecuencias en el IR-lejano para los tres ligandos (n<400 cm-1). Las frecuencias de estiramiento calculadas para el enlace SH resultaron 2709 y 2687 cm-1 (modos asimétrico y simétrico en (Im)FeIII(SH2) respectivamente), y 2665 cm-1 para (Im)FeIII (SH-). La reacción también fue abordada experimentalmente usando soluciones del porfirinato aniónico TPPSFeIII (10-5M, pH=6.5, 25ºC, anaerobiosis) y soluciones de SHNa; la evolución de la reacción fue seguida por espectroscopía UV/Vis. En nuestras manos, la TPPSFeIII dio como resultado el conocido y esperado producto de reducción, TPPSFeII. Contrariamente, preparaciones de TPPSFeII rinden un intermediario de reacción no caracterizado, que evoluciona hacia la formación de una nueva especie moderadamente estable. Las espectroscopías IR y Raman serán usadas para estudiar este nuevo compuesto, junto a la realización de cálculos sobre modelos de hierro (II). 1) BD Nguyen, X Zhao, K Vyas, G N La Mar, RA Lile, EA Brucker, GN Phillips Jr., JS Olson, JB Wittenberg. J Biol Chem1998, 273, 9517-26; 2) FN Nicoletti, A Comandini, A Bonamore, L Boechi, FM Boubeta, A Feis, G Smulevich, A Boffi, Biochemistry, 2010 (en prensa); 3) JW Pavlik, BC Noll, AG Oliver, CE Schulz, WR Scheidt, Inorg. Chem. 2010, 49, 1017-26.