Uma bactéria que vive no oceano forneceu novos insights sobre como as células se protegem dos efeitos tóxicos de íons metálicos, como ferro e cobre, em pesquisa liderada pela University of East Anglia (UEA).

Embora essencial para a vida, íons metálicos também podem gerar espécies reativas de oxigênio (ROS) - moléculas altamente reativas que danificam as células ao tentarem formar ligações com outras moléculas.

Em humanos, as espécies reativas de oxigênio estão ligadas ao envelhecimento e também a doenças como o câncer.

Para reduzir os efeitos tóxicos do ferro, uma família de proteínas chamadas ferritinas desintoxica e armazena os íons metálicos dentro de sua casca protéica em forma de bola de futebol, gerando um depósito seguro, mas acessível, que pode ser retirado pela célula quando o ferro no ambiente se torna escasso.

Trabalhando com pesquisadores da University of Essex e do Scripps Institute na Califórnia, a equipe da UEA descobriu como uma ferritina em uma bactéria marinha específica consegue realizar esse processo de desintoxicação.

Incomumente, a bactéria produz a ferritina em resposta a altos níveis de cobre, não ferro.

A equipe descobriu que não havia interação direta entre a ferritina e o cobre, mas, em vez disso, a ferritina catalisou um novo tipo de reação entre o oxigênio e o ferro. Isso gerou uma forma de ferritina que tem uma capacidade aprimorada de desintoxicar ROS diretamente, ao mesmo tempo que desempenha suas funções de armazenamento de ferro e desintoxicação.

Prof Nick Le Brun, da Escola de Química da UEA, disse:"Acreditamos que o ferro envolvido nesta nova via foi deslocado de outras proteínas que contêm ferro pelo cobre, e a bactéria administra a toxicidade do ferro deslocado, produzindo a ferritina. Isso é de particular interesse porque a ferritina envolvida se assemelha mais àquela em animais do que em outras bactérias. "

Este tipo de processo não foi identificado anteriormente por cientistas e confirma que existem muitos mecanismos diferentes de ferritina em ação em diferentes organismos.

Dra. Dima Svistunenko, da Universidade de Essex, disse:"A química entre o ferro e o O2, que gera ROS prejudiciais, foi estudado em muitos sistemas, e isso inclui uma série de ferritinas de uma variedade de organismos. Mas, aqui, vimos reatividade que é inteiramente nova, apontando para um processo de desintoxicação sem precedentes que envolve a transferência de elétrons de longo alcance através da molécula de proteína. "

Uma pesquisa em bancos de dados genômicos realizada pela equipe também revelou que muitas outras bactérias marinhas semelhantes podem produzir ferritinas semelhantes em condições de estresse.

A equipe agora planeja expandir suas pesquisas para investigar o quão difundido é o novo mecanismo.

"Nenhuma das ferritinas previamente estudadas, ou mesmo enzimas de ferro em geral, reage da maneira que esta ferritina recém-descoberta faz, "disse o Prof Le Brun.

"Esta nova química não representa apenas um avanço para a nossa compreensão dos processos antioxidantes naturais, também revela novas possibilidades para futuros biocatalisadores de engenharia que poderiam, por exemplo, encontrar uso no desenvolvimento de medicamentos. "

'A reação de O2 com uma proteína di-ferro gera um centro de Fe2 + / Fe3 + de valência mista e peróxido' é publicado em PNAS em 14 de janeiro, 2019.