Estudo do tamanho dos Ãteres de coroa em soluÃÃo aquosa e da sua interaÃÃo com o canal iÃnico formado pela alfaestafilotoxina

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2003

RESUMO

No trabalho com molÃculas muito pequenas (nanoscÃpicas) o conhecimento a cerca do seu tamanho à um fator importante para o estudo do transporte de substÃncias. Para estimar o raio efetivo de molÃculas, seguimos o caminho mostrado por Bezrukov (1999) utilizando uma equaÃÃo matemÃtica que relaciona o tamanho das micropartÃculas com a variaÃÃo da condutividade da soluÃÃo provocada pela adiÃÃo da prÃpria micropartÃcula. Ãteres de coroa (molÃculas nanoscÃpicas) sÃo uma famÃlia grande de compostos com nÃcleos cÃclicos geralmente formados de etilenoglicol. Algumas dessas substÃncias sÃo capazes de atuar como antibiÃticos (WOODWARD, 1957). Outras supostamente atuam como moduladores de canais (BETHGE, 1991). De acordo com nosso conhecimento nÃo existem estudos sobre o tamanho efetivo das coroas em soluÃÃes aquosas nem dados especÃficos sobre a interaÃÃo das coroas com canais iÃnicos. Baseado na ausÃncia dessas informaÃÃes o objetivo deste trabalho à estudar o raio efetivo das trÃs coroas mais simples (18coroa6, 15coroa5 e 12coroa4) tanto em soluÃÃo aquosa quanto na interaÃÃo delas com o canal iÃnico formado pela alfa-estafilotoxina. As coroas estudadas sÃo nÃo-eletrÃlitos por nÃo possuÃrem grupamentos com carga. Para estimar o raio efetivo das coroas, dois procedimentos foram realizados: primeiramente o raio das molÃculas escolhidas foi estimado atravÃs da modelagem molecular realizada pelo software CSChem3D Pro desenvolvido pela Cambridge Software Corporation. No segundo, o tamanho dessas molÃculas foi determinado experimentalmente atravÃs do estudo das mudanÃas de condutividade das soluÃÃes aquosas na presenÃa das mesmas. Foram realizados experimentos com soluÃÃes de cloreto de potÃssio, cloreto de sÃdio e cloreto de lÃtio em quatro diferentes concentraÃÃes (100, 500, 1000 e 2000 mM). Os trÃs tipos de coroa foram adicionadas Ãs soluÃÃes para ter seus raios efetivos estimados. Encontramos que os valores obtidos pelos mÃtodos da condutividade e modelagem molecular sÃo semelhantes (12coroa4: 0,46nm - 0.48nm; 15coroa5: 0,5nm - 0.52nm; 18coroa6: 0,56nm - 0.56nm) respectivamente. Essa semelhanÃa indica que os dois mÃtodos podem ser aplicados com sucesso para estimar o tamanho de Ãteres de coroa. Indica tambÃm que a equaÃÃo matemÃtica que relaciona as mudanÃas de condutividade com o raio das molÃculas, inicialmente desenvolvida para micropartÃculas, à efetiva para estimaÃÃo do raio de nanopartÃculas. Os raios das coroas estÃo na faixa do tamanho do menor raio dos canais iÃnicos: 0,15 nm para os dependentes de voltagem e 1 nm para os dependentes de neurotransmissores. Para estudar a interaÃÃo das coroas com o poro aquoso de canais iÃnicos à necessÃrio utilizar um canal cuja estrutura seja bem estabelecida. O canal formado pela alfa-estafilotoxina satisfaz essa exigÃncia. Ele apresenta caracterÃsticas semelhantes Ãs dos canais dependentes de neurotransmissores: estrutura assimÃtrica, baixa seletividade, condutÃncia relativamente alta e o raio mÃnimo e mÃximo iguais a 0,65 nm e 1,3 nm respectivamente (SONG, 1996). A bicamada lipÃdica plana com este canal incorporado foi utilizado neste trabalho como um sistema modelo para se estudar a influÃncia das coroas nas propriedades dos canais iÃnicos. O regime de clampeamento de voltagem em canais iÃnicos unitÃrios foi adotado. Nos experimentos foram utilizadas soluÃÃes de KCl, NaCl e LiCl todas com concentraÃÃo de 1M. Nosso estudo pela primeira vez mostra que a condutÃncia do canal pode ser influenciada pelas coroas. Indica que as trÃs coroas estudadas apresentam maior efetividade na influÃncia sobre a condutÃncia do canal quando potenciais negativos sÃo aplicados no lado da incorporaÃÃo do canal na membrana. Essa dependÃncia do potencial indica que a coroa nÃo bloqueia o canal isoladamente, sà quando forma um complexo coroa-cÃtion. Identificamos tambÃm que as efetividades das coroas sÃo diferentes entre si e dependem do cÃtion utilizado. Vimos que a equaÃÃo de Michaelis-Menten pode descrever de forma precisa a dependÃncia âdose-efeitoâ. ConcluÃmos entÃo que o canal iÃnico possui um Ãnico sÃtio de interaÃÃo com as coroas e que o bloqueio mÃximo atingido com o uso das trÃs coroas à similar (~ 53%), entretanto elas tÃm concentraÃÃes de meio-efeito bem diferentes (C50%=186mM; C50%=96.7mM e C50%=32.6mM para 12crown4, 15crown5 e 18crow6 respectivamente em 1M de KCl). Estabelecemos que a 18coroa6 apresenta maior habilidade de bloqueio na condutÃncia do canal do que a 15coroa5 que por sua vez apresenta maior efetividade do que a 12coroa4

ASSUNTO(S)

alfaestafilotoxina Ãteres de coroa biofisica canal iÃnico

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados