INTERACCION DE MIOGLOBINA CON ESPECIES REACTIVAS DE AZUFRE

Resumen

Introducción: El rol de las especies de azufre inorgánico en sistemas biológicos ha ganado considerable interés desde el reconocimiento de sulfanos, particularmente sulfuro de hidrógeno o sulfano (H₂S), disulfano (H₂S₂), trisulfano (H₂S₃), y sus bases conjugadas, como especies endógenas y mediadores de funciones de señalización en diferentes tejidos.

Partiendo de un trabajo previo de nuestro grupo¹, continuamos explorando la interacción entre especies reactivas de azufre con hemoproteínas, utilizando como modelo a la mioglobina. En este contexto, estudiamos la migración de H₂S₂ y su base conjugada, HS₂^-, desde las condiciones biológico hasta el sitio activo de la mioglobina, y la interacción con el centro férrico del hemo. Para este propósito, resulta importante determinar cuál especie es la más probable en condiciones biorrelevante. La información experimental reportada con respecto al pK_a de H₂S₂ no es concluyentes, por lo que decidimos calcular la constante de acidez (pK_a1) para H₂S₂. Adicionalmente, para tener una perspectiva más amplia, estimamos los pKas de H₂S₃ y del radical sulfanil (HS^·), reconocidos como productos o intermediarios en algunos procesos biológicos.

Resultados: La estimación de pK_as fue realizada mediante cálculos QM, utilizando dos aproximaciones independientes desarrolladas por miembros del grupo, dando como resultados 5.1, 2.9 y 7.0 de pK_a para H₂S₂, H₂S₃ y HS^·, respectivamente. El perfil de energía libre de migración del ligando al sitio activo fue obtenido usando simulaciones de dinámica molecular clásica guiada junto con la inecuación de Jarzynski., obteniendo barreras energéticas de cerca de 0 y 6 kcal/mol para H₂S₂ y HS₂^-, respectivamente. Finalmente, cálculos híbridos del tipo QM/MM (incluyendo optimizaciones restringidas) fueron utilizados para proponer un mecanismo de coordinación al hierro del grupo hemo, para las especies reactivas de azufre mencionadas.

Conclusiones: Los resultados obtenidos sugieren que H₂S₂ y H₂S₃ son más ácidos que H₂S, mientras que el pK_a del radical HS^· es similar al de H₂S. Los perfiles de migración H₂S₂/HS₂^- en mioglobina indican que la molécula neutra H₂S₂, y no la aniónica HS₂^-, migra preferentemente al sitio activo de la proteína estudiada, exhibiendo un comportamiento similar al previamente observado para H₂S/HS^-.¹

Referencias

1. Boubeta, F., Inorg. Chem. 2018, 57, 13, 7591–7600.