Factores que afectan la actividad catalítica de compuestos biomiméticos de catalasas de Mn

VERÓNICA DAIER; CLAUDIA PALOPOLI; HERNÁN BIAVA; DIEGO MORENO; SANDRA SIGNORELLA

Rosario

Congreso; VI Congreso de la sociedad de Biología de Rosario; 2004

Las catalasas de Mn (MnCAT) constituyen un tipo particular de catalasas de origen bacteriano que contienen Mn en su sitio activo y dismutan H2O2 empleando los estados de oxidación MnII2/MnIII2. Las estructuras cristalinas de dos de estas enzimas, aisladas de L. Plantarum y T. thermophilus, revelan que el sitio activo contiene dos iones Mn triplemente unidos por un puente carboxilato endógeno de un residuo glutamato y dos puentes monoatómicos exógenos, provenientes del solvente, siendo la distancia Mn...Mn en la forma oxidada de la enzima de 3.03 y 3.14 Å, respectivamente (Barynin, V., Structure 2001, 9, 725-738). Numerosos complejos han sido obtenidos como modelos estructurales del sitio activo de estas enzimas, pero son 103-104 veces menos eficientes (Pecoraro, V., Chem. Rev. 2004, 104, 903-938). Con el fin de obtener relaciones estructura-propiedades-actividad que conduzcan al diseño de mejores catalizadores, hemos evaluado la actividad tipo catalasa de una familia de complejos obtenidos con salpentOH (1,5-bis(X-salicilidenamino)pentan-3-ol) y sus derivados fenilsustitui- dos: [Mn2(m-OAc)(m-OMe)X-salpentO(MeOH)2]Br. Los estudios de difracción de RX y RMN de 1H demostraron que estos complejos, con centros (m-alcoxo)2(m-carboxilato)Mn2, son buenos modelos estructurales de las MnCAT. Los ligandos actúan como binucleantes y la longitud de los separadores –CH2CH2- entre el alcoholato central y los N-imínicos permite modular la distancia Mn...Mn en ~ 2.93 Å. Los resultados cinéticos revelaron que estos complejos son capaces de catalizar la dismutación de más de 1000 equivalentes de H2O2 con cinética de saturación, mostrando una afinidad por el sustrato similar a la del sitio natural. Variando el sustituyente aromático pudimos modificar los potenciales redox sin alterar la geometría del sitio dimetálico y la distancia Mn...Mn, y observamos un aumento de kcat con la disminución del potencial de oxidación, determinado por voltametría cíclica. Los estudios espectroscópicos demostraron que el ciclo catalítico involucra MnIII2/MnIV2, mientras que otros complejos con entornos y geometría similares, potenciales redox del mismo orden, pero distancias Mn...Mn ligeramente superiores, ciclan entre los estados de oxidación MnII2/MnIII2. Esto pone de manifiesto que la distancia Mn...Mn es crucial en estas reacciones: la menor distancia Mn...Mn impuesta por X-salpentOH permite acomodar mejor dos iones Mn en mayor estado de oxidación que en los otros complejos estudiados.