Modelagem computacional da glutationa na forma reduzida e oxidada contendo calcogênios selênio e telúrio

Abstract

O presente estudo tem como objetivo realizar a modelagem computacional da glutationa. A glutationa é um tripeptídeo constituído a partir dos aminoácidos L-cisteína, ácido L-glutâmico e glicina. Este é um importante antioxidante agindo como um captador de radicais livres, que protege a célula das espécies reativas de oxigênio (EROs). Além disso, a glutationa é envolvida no metabolismo e na regulação das funções metabólicas celulares de nutrientes, que vão desde a síntese de DNA e proteína de transdução de sinal, proliferação celular, e a apoptose. Esta complexa rede de papéis, funções e efeitos faz da glutationa e aminoácidos de enxofre um assunto fascinante para os químicos de proteína, bioquímicos, nutricionistas e patologistas. Sob condições normais, a glutationa é predominantemente presente na sua forma reduzida (GSH), com apenas uma pequena proporção presente no seu estado totalmente oxidada (GSSG). O interesse pelo potencial uso de selênio e telúrio contra um número de doenças e condições patológicas, foi o intuito desse estudo, a fim de preencher a lacuna nas características estruturais dos dois tripeptídeos substituídos. O objetivo do estudo foi realizar as suas simulações estruturais utilizando um software de modelagem molecular moderno para elucidar as semelhanças e as diferenças entre os derivados substituídos e a glutationa natural. A modelagem estrutural comparativa das glutationas reduzidas e oxidadas, bem como seus derivados contendo selênio e telúrio em sítios de calcogênio (Ch = Se, Te) forneceu informações detalhadas sobre os comprimentos de ligação e ângulos de ligação, preenchendo a lacuna nas características estruturais destes tripeptídeos. A investigação utilizando a técnica de mecânica molecular com boa aproximação, confirmou a informação disponível sobre refinamentos de raios-X para os compostos relacionados. Mostrou-se que comprimentos de ligação em H-Ch e Ch-C crescem em paralelo com o aumento do raio iônico do calcogênio. Embora as distâncias C-C, C-O, e C-N sejam muito semelhantes, a geometria dos confôrmeros das glutationas GChChG são mais ricos, devido à possibilidade de rotação em torno da ponte Ch-Ch. Confirma-se que as distâncias Ch-Ch são essencialmente independente dos substituintes na maior parte dos compostos de calcogênio elementares da glutationa oxidada. O programa padrão Hyperchem 7.5, com campo de força MM+, provou ser um instrumento adequado para a descrição estrutural das composições bioativas menos comuns quando os dados diretos de raios-X estão faltando.

ABSTRACT - The present study is aimed to carry out computerized modeling of Glutatione. Glutatione is a tri-peptide composed from the amino acids L-cysteine, L-glutamic acid and glycine. This is a major antioxidant acting as a free radical scavenger that protects the cell from reactive oxygen species (ROS). In addition, GSH is involved in nutrient metabolism and regulation of cellular metabolic functions, ranging from DNA and protein synthesis to signal transduction, cell proliferation, and apoptosis. This complex network of roles, functions, and effects makes GSH and sulfur amino acids a fascinating subject for protein chemists, biochemists, nutritionists, and pathologists. Under normal conditions, glutathione is predominantly present in its reduced form (GSH), with only a small proportion present in its fully oxidised state (GSSG). Motivated by the potential utility of selenium and tellurium against a number of diseases and pathological conditions, we have undertaken this study in order to fill the gap in structural characteristics of the two substituted tri-peptides. The purpose of this dissertation is to perform their structural simulations using the modern molecular modeling software to elucidate the similarities and differences between the substituted derivatives and natural glutathione. The comparative structural modeling of reduced and oxidized glutathiones, as well as their derivatives containing selenium and tellurium in chalcogen sites (Ch = Se, Te) has provided detailed information about the bond lengths and bond angles, filling the gap in the structural characteristics of these tri-peptides. The investigation using the molecular mechanics technique with good approximation confirmed the available information on X-ray refinements for the related compounds. It was shown that Ch-H and Ch-C bond lengths grow in parallel with the increasing chalcogen ionic radii. Although the distances C-C, C-O, and CN are very similar, the geometry of GChChG glutathiones is richer conformers owing to the possibility of rotation about the bridge Ch-Ch. It is confirmed that the distances Ch-Ch are essentially independent of substituents in most of chalcogen compounds from elemental chalcogens oxydized glutathions. The standard program Hyperchem, with MM+ force field, 7.5 has proved to be an appropriate tool for the structural description of less-common bioactive compositions when direct X-ray data are missing.