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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.75.2008.tde-20062008-151251
Documento
Autor
Nome completo
Marilene Silva Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2008
Orientador
Banca examinadora
Tabak, Marcel (Presidente)
Almeida, Luis Eduardo
Cardoso, Daniel Rodrigues
Castilho, Marilza
Miyamoto, Sayuri
Título em português
Caracterização parcial das reações de fotooxidação e eletrooxidação do dipiridamol e das subunidades de hemoglobina extracelular
Palavras-chave em português
antioxidante
dipiridamol
eletrooxidação
espectrometria de massas
fotooxidação
HPLC
oxigênio molecular singlete
Resumo em português
O dipiridamol (DIP), 2,6-bis(dietanolamina)-4,8-dipiperidinapirimida-[5,4-d] pirimidina), é conhecido por seu efeito vasodilatador coronariano e antiagregante plaquetário, exibindo também um potente efeito antioxidante fortemente inibidor da peroxidação lipídica. Além disso, tem efeito importante na proteção das células contra radicais livres e espécies reativas de oxigênio (ERO), incluindo oxigênio molecular singlete O2(1Δg). Tem sido sugerido que DIP é um eficiente antioxidante comparável à vitamina E. No presente trabalho, a supressão de O2(1Δg), pelo DIP e derivados foi analisada em acetonitrila (ACN) e em meio aquoso ácido. A excitação do azul de metileno (AM) através da técnica de laser flash fotólise foi feita em 532 nm e a emissão de luz monomolecular do O2(1Δg) foi monitorada em 1270 nm. As constantes bimoleculares de supressão obtidas em ACN são consistentes com uma eficiente supressão física, apresentando valores próximos do limite difusional (kt = 3,4-6,8x108 M-1s-1). O processo de supressão ocorre via o mecanismo reversível de transferência de cargas com a formação do exciplex. Cálculos de ΔGet associado à supressão de O2(1Δg) corroboram com uma transferência de elétrons incompleta. Em soluções aquosas ácidas (pH=3,0) os valores de kt obtidos para o DIP e derivados são 20 vezes maiores quando comparados com os valores em ACN. Os dados de supressão de O2(1Δg) são consistentes com os dados eletroquímicos. As propriedades eletroquímicas do DIP em ACN são caracterizadas por dois processos consecutivos de um elétron cada, com potenciais de meia onda de 0.30V e 0.67V vs SCE. No entanto, em meio aquoso ácido uma única onda de oxidação é observada envolvendo um processo com à perda de dois elétrons (0.80 V vs SCE). A eletrooxidação do DIP leva a formação de produtos não-fluorescentes e uma considerável mudança no espectro de absorção. Os produtos da eletrooxidação foram parcialmente caracterizados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplada a espectrometria de Massas (HPLC/MS). Os espectros de massas dos produtos da eletrooxidação apresentaram picos com m/z de 472, 269 e 519. O mecanismo responsável pelo efeito antioxidante de muitos compostos é geralmente estudado por laser flash fotólise (LFP), EPR, eletroquímica e experimentos de fotoquímica. A fotoquímica do DIP não é conhecida em detalhes. Neste trabalho, a fotólise do DIP em ACN e meio aquoso ácido em pH=3.0 foi estudada. Em meio aquoso ácido DIP foi oxidado pela fotosensibilização com AM e pela reação com uma fonte química de O2(1Δg), N,N'-di(2,3-dihidroxipropil)-1,4 naftalenodipropanamida (DHPNO2). A fotooxidação ocorre predominantemente pelo mecansimo do tipo II, onde o DIP é oxidado pelo O2(1Δg), mas alguns produtos com baixa intensidade e m/z de 472 foram observados em meio ácido, o que está de acordo com a eletrooxidação. Por outro lado, em ACN, DIP é fotodegradado pelo mecansimo do tipo I, via geração de radicais ou por espécies excitadas no estado triplete, como observado através de EPR. Contudo, a oxidação produz a mesma espécie nos dois solventes. O produto obtido na reação de fotooxidação foi analisado por HPLC/MS. O dioxetano é formado como um intermediário da reação de fotooxidação. O produto formado com m/z de 269 corresponde a metade da molécula do DIP ligado a um átomo de oxigênio. A conclusão é que o DIP é fotooxidado envolvendo O2(1Δg) em soluções aquosas ou oxigênio molecular em ACN. A caracterização completa dos fotoprodutos ajudará a entender melhor a química e as propriedades antioxidantes deste composto. Outro trabalho envolvendo a hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus (HbGp) foi desenvolvido. Análises de MALDI-TOF-MS foram realizadas para obter informações sobre a massa molecular das diferentes subunidades da HbGp na forma oxi. Os experimentos foram realizados para a proteína na forma íntegra em pH 7,0, para a proteína parcialmente dissociada em pH 9.0, e para o monômero d na forma pura. Além disso, experimentos foram realizados para a proteína íntegra tratada com 2-mercaptoetanol para monitorar o efeito da redução das ligações disulfetos, responsáveis em manter a estabilidade do trímero (abc) na molécula nativa. Os resultados são comparados com a hemoglobina homóloga de Lumbricus terrestris (HbLt) e algumas tentativas de atribuição de massas são feitas para algumas subunidades. Para o monômero d duas isoformas majoritárias de idênticas proporções com massas de 16,355+-25 e 16,428+-24 Da foram observadas. A redução das pontes disulfeto produz a dissociação do trímero e novos picos correspondentes aos monômeros a, b e c são observados, apresentando massas moleculares de 18,258+-30 Da, 16,492+-24 Da e 17,363+-17 Da, respectivamente. Duas cadeias linkers para HbGp foram também observadas em 25,817+-50 e 26,761+-16 Da. Finalmente, os trímeros (abc) foram observados em 51-52 kDa. Esta caracterização parcial representa um passo importante na caracterização das subunidades desta hemoglobina gigante. O efeito dos surfactantes aniônico dodecilsulfato de sódio (SDS) e catiônico cloreto de cetiltrimetilamonio (CTAC) na estrutura oligomérica de HbGp foi estudado por MALDI-TOF-MS. Uma efetiva interação do surfactante catiônico CTAC com as duas isoformas de monômero d, d1 e d2, na proteína íntegra bem como no monômero puro d foi observada. Até 10 moléculas de CTAC são ligadas a cada isoforma do monômero. Diferentemente, o espectro de massas obtido para o sistema SDS-HbGp mostrou que a interação SDS-HbGp é significativamente menos efetiva quando comparada ao sistema CTAC-HbGp.
Título em inglês
Partial caracterization of dipydidamole fotooxidation and eletrooxidation reactions and partial caracterization of extracellular hemoglobin subunits
Palavras-chave em inglês
antioxidant
dipyridamole
eletrooxidation
fotooxidation
HPLC
mass spectrometry
molecular oxygen singlete
Resumo em inglês
Dipyridamole (DIP), 2,6-bis(dietanolamina)-4,8-dipiperidinapirimida-[5,4-d] pirimidina) is known for its vasodilating and antiplatelet aggregation activity, exhibiting also a potent antioxidant effect, strongly inhibiting lipid peroxidation. In the present work, the quenching of singlet molecular oxygen, O2(1Δg), by dipyridamole, RA47 and RA25 was analyzed in acetonitrile and aqueous acid solutions. Bimolecular quenching constants in acetonitrile (ACN) are consistent with an efficient physical quenching, presenting values slightly lower than the diffusion limit (kt = 3,4-6,8x108 M-1s-1). The quenching process occurs probably, via reversible charge transfer with the formation of an exciplex. Calculation of ΔGet associated to O2(1Δg) quenching corroborates with uncomplete electron transfer. In aqueous acid solutions (pH=3,0) the kt values for DIP and derivatives are 20-fold smaller as compared to ACN. The electrochemical properties of DIP in ACN are characterized by two consecutive one-electron processes with halfwave oxidation potentials of 0,30V and 0,67V vs SCE. However, in aqueous acid medium a single oxidation wave is observed involving a two-electron process (0,80 V vs SCE). Therefore, O2(1Δg) quenching is consistent with electrochemical data. The eletrooxidation of DIP leads to nonfluorescent products and a considerable change in the absorption spectra occurs. The mass spectrum of eletrooxidation products of DIP showed peaks with m/z 472, 269 and 519. In this work the photolysis of DIP in acetronitrile (ACN) and aqueous solutions at pH 3,0 was examined. In aqueous acid solutions DIP was oxidized by photosensitization with methylene blue and by a reaction with a clean chemical source of O2(1Δg), N,N'-di(2,3-dihydroxypropyl)-1,4 naphtalenedipropanamide (DHPNO2). Photooxidation occurs predominantly by type II mechanism, where DIP is oxidized by O2(1Δg). Some products with low intensity and m/z of 472 were observed, in agreement with eletrooxidation. On the other hand, in ACN, DIP is photooxidated by type I mechanism via radicals generation or by excited triplet state species, as observed by EPR. However, the oxidation produces the same species in both solvents. A dioxetane can be formed as an intermediate of the reaction of the photo-oxidation. The observed product, with m/z 269, can correspond to half of the DIP molecule with an attached oxygen atom or the DIP molecule with two oxygen atom with two protons. The conclusion at this stage is that DIP is photooxidated involving either O2(1Δg) in aqueous solution or molecular oxygen in ACN. Another work involving the giant extracelular hemoglobin of Glossoscolex paulistus (HbGp) was performed. MALDI-TOF-MS analysis of the different subunits from the HbGp in the oxy- form was made. The results are compared to those reported for the homologous hemoglobin of Lumbricus terrestris (HbLt) and some tentative assignments are made for the observed polypeptides. The monomer d is found to exist in, at least, two major forms of identical proportions with masses of 16.355+-25 and 16.428+-24 Da, respectively. Two minor forms were also observed around 16 kDa for the monomers. Upon disulfide bonds reduction the peak associated to the trimer is absent in the mass spectrum, and new peaks assigned tentatively to the monomers a, b and c are observed. Their molecular masses were 18.258+-30 Da, 16.492+-24 Da and 17.363+-17 Da, respectively. Two Linker chains for HbGp were also observed at 25.817+-50 and 26.761+-16 Da. Finally, trimers (abc) were observed at 51-52 kDa. This partial characterization, performed for the first time, is an important step in the characterization of subunits of this giant hemoglobin. The effects of anionic sodium dodecyl sulfate (SDS) and cationic cethyltrimethylammonium chloride (CTAC) on the oligomeric structure of HbGp were also studied by MALDI-TOFMS. The data obtained with this technique show an effective interaction of cationic surfactant CTAC with the two isoforms of monomer d, d1 and d2, both in the whole protein as well as in the pure isolated monomer. The results show that up to 10 molecules of CTAC are bound to each isoform of the monomer. Differently, the mass spectra obtained for SDS-HbGp system showed that the interaction is, probably, significantly less effective as compared to CTAC-HbGp one. The acid pI of the protein around 5,5 is, probably, responsible for this behavior.
 
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Data de Publicação
2008-06-24
 
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