Reações de Nitrosilação (e de Nitrosação também)

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1 Reações de Nitrosilação (e de Nitrosação também)
Marcelo G. de Oliveira Prof. Associado – Instituto de Química – UNICAMP (e de Nitrosação também)

2 Células endoteliais vasodilatação Fat. mitogênicos
Fat. anticoagulantes Hemácias agregação antiagregação Fat. trombogênicos Inib. crescimento Células musculares lisas Vaso sanguíneo Vasoconstrição

3 Vasodilatação produzida pelo NO endógeno Células musculares lisas
Células endoteliais O2 + L-Arginina NO + L-Citrulina NO GC e-NOS GTP cGMP Ca Ca2+ + Ach Relaxamento Ignarro et al. - Proc. Natl. Acad. Sci USA 84,  EDRF = NO Furchgot, Ignarro and Murad – Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina

4 Funções bioquímicas do NO
SISTEMA MUSCULAR Regula o tônus muscular Vasodilatação localizada SISTEMA CIRCULATÓRIO Vasodilatação de veias e artérias Controle da pressão sanguínea Liberação de O2 a partir da HbO2 Controle do fluxo sanguíneo nos rins NO SISTEMA NERVOSO Neurotransmissor Inibição da contração da musculatura lisa Plasticidade neuronal Memória de longo prazo SISTEMA IMUNOLÓGICO Agente bactericida Inibe a replicação de vírus Destoi células tumorais SISTEMA DIGESTIVO Promove a dilatação estomacal Ativa os movimentos peristálticos

5 Diagrama de Orbitais Moleculares do NO
Oxido Nítrico N a t o m i c o r b i t a l O a t o m i c o r b i t a l 2 p s z b * x y s * s 2 s s b s Diagrama de Orbitais Moleculares do NO

6 Scientists discover a reason to lick your wounds
By: Steven Hunt, June 18, 1997 By: Steven Hunt, June 18, 1997 You've just cut your finger on the edge of a piece of paper. In a flash, you stick your finger in your mouth, thinking that will make it better. Well…your hunch is not that far off. In fact, licking your wounds is one of those instinctive things most people don't think about much, but according to researchers in Britain, it's not only instinctive. It has healing properties to boot.In the same way that dogs and other animals are often seen licking their wounds, humans too, it's been found, can do better by licking their injuries than by leaving them alone. Dr. Nigel Benjamin, a clinical pharmacologist with St. Bartholomew's and the London School of Medicine and Dentistry, has discovered that it all comes down to how saliva reacts with skin."We'd been looking at nitrite in saliva for some time," Benjamin states, "mainly because we'd been interested in nitric oxide and its effects in disease processes." That's because nitric oxide - the compound that results when saliva interacts with the skin - has for several years been known to play a role in the body's fight against germs. But Benjamin and his London colleagues were interested in finding out whether licking your wounds had any real effect on the healing process."We looked at the comparison of what happens when you use saliva to wet your skin compared to just normal saline," Benjamin explains. "And we found that the saliva produces loads of nitric oxide." With nearly 10 times the amount of nitric oxide on licked skin compared to non-licked skin, Benjamin says, "there is a definite function for this nitric oxide in order to protect us when we wound ourselves from contamination by unwanted bacteria."

7 Ações do NO no Sistema Imunológico
Neutrófilos Macrófagos 2NO + O2 = 2 NO2 = N2O3 N2O3 + H2O = 2 HNO2 = 2 NO H+ NO3- NO em excesso  choque séptico

8 AÇÃO CITOTÓXICA DO NO CONTRA BACTÉRIAS VÍRUS E CÉLULAS TUMORAIS
Reação com: Centros Fe-S (Fe4S4) - RSH - R-tirosila Oxidação de membranas Desaminação do DNA Inativação de enzimas: do ciclo de Krebs da síntese de DNA de funções mitocondriais APOPTOSE NECROSE

9 Fe - NO (NITROSILAÇÃO) R-SNO (NITROSAÇÃO) R-NNO NO + Fe(II) ou Fe(III)
NO = ligante nitrosila CO = ligante carbonila R-SNO O2/Cu2+/O2.- NO + R-SH (NITROSAÇÃO) NO + R-NH2 R-NNO -SNO = NITROSOTIOL -NNO = NITROSAMINA

10 NO, Superóxido e Peroxinitrito
NO + O2.-  ONOO- Oh NO !! ONOO- + H+  NO2. + OH. ONOO- em excesso  choque séptico

11 Ativação da Guanilato Ciclase solúvel: Uma reação de NITROSILAÇÃO

12 Falha na regulação da produção endógena de Óxido Nítrico (NO)
Hipertensão DISFUNÇÃO ENDOTELIAL Vasoespasmo Oclusão arterial ATEROSCLEROSE Falha na regulação da produção endógena de Óxido Nítrico (NO)

13 Doadores exógenos de NO
Células Endoteliais Células musculares lisas Relaxamento NO GTP cGMP NO GC Nitratos de Isosorbida [Fe(CN)5NO]2- GC GTP cGMP NO Relaxamento

14 Nitroprussiato de sódio
Shishido, SM, de Oliveira MG, Prog. React. Kinetic Mech. 26, 239, 2001

15 e- + II

16 Variação espectral no IV
NPS + cisteina (pH 7.4) Variação espectral no IV 52 56 60 64 68 72 % Transmitância 2200 2150 2100 2050 2000 1950 1900 1850 Número de onda / cm -1 NO NPS red [FeII(CN)5H2O]3- 2038 CN NPS CN NPS red 2089 NO NPS

17 [FeII (CN)5H2O]3- + NO + 1/2 RSSR
(Aquoferrocianeto) 2038 cm-1 [FeII (CN)5NO+]2- + RS- [FeI (CN)5NO+]3- + 1/2 RSSR (NPS reduzido) 2089 cm-1

18 Variação espectral (UV/VIS)
NPS + cisteina (pH 10) Variação espectral (UV/VIS) 300 0,1 0,2 0,3 Absorbância 400 500 600 700 800 Comprimento de onda / nm [FeII(CN)5H2O]3- 338 Espécie transiente 521

19 ADUTO INTERMEDIÁRIO NO DO ÂNION TIOLATO AO NO DO NPS
ATAQUE NUCLEOFÍLICO DO ÂNION TIOLATO AO NO DO NPS

20 MODELO ANIMAL + Infusões intravenosas de:
RATOS WISTAR: - Normotensos - Agudamente hipertensos (L-NAME) Pressão arterial Média (MAP) (Artéria femural) Infusões intravenosas de: NPS NAC +

21 QUEDA DA PRESSÃO ARTERIAL MÉDIA (MAP)
APÓS A INFUSÃO DE NPS e (NPS + NAC) Normotensos hipertensos Ricardo, KF, Shishido SM, de Oliveira, MG, Krieger, MH, Nitric Oxide Biology and Chemistry: 7, 57, 2002

22 -S• -S- H+ H2O NO

23 S-nitroso-L-cisteina
S-NITROSOTIOIS (RSNOs) 181 Å3 S-nitroso-L-cisteina

24 Sintetizando S-nitrosotiois
NOgás Solução de tiól N ÃO ACONTECE NADA!!!

25 Diagrama de Orbitais Moleculares do NO
Oxido Nítrico NO + RSH  RSNO + H+ + e- N a t o m i c o r b i t a l O a t o m i c o r b i t a l 2 p s z b * x y s * s 2 s s b s Diagrama de Orbitais Moleculares do NO

26 S-NITROSAÇÃO DE TIOIS 2 NO + O2 2 NO2 N2O4 NO O2N-NO O2N- NO+
O2N- NO RS- H RS-NO + H+ NO2-

27 S-NITROSAÇÃO DE TIOIS EM SOLUÇÃO AQUOSA RS-NO + H2O
N2O3 + H2O HNO HO- ••• N O H NO2- HO-••• NO+ + RS-•••H+  RS-NO + H2O 4NO + O RSH  4RSNO H2O

28 PATENTE REQUERIDA (INPI, 2001)
Sistema de nitrosação PATENTE REQUERIDA (INPI, 2001)

29 S-nitrosotiois: Transições eletrônicas
* nN* (Anti) nN* (Syn)

30 Controle da síntese de S-nitrosotiois por borbulhamento
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Absorbância 300 400 500 600 Comprimento de onda / nm Abs. em =545 nm 50 100 Tempo/ s

31 Estruturas dos S-nitrosotiois sintetizados S-nitroso-N-acetilcisteina
S-nitrosoglutationa (GSNO) S-nitroso-N-acetilcisteina (SNAC) S-nitrosocisteina (CisNO)

32 Dose-resposta da PAM na administração de SNAC em ratos
AGUDAMENTE HIPERTENSOS (L-NAME) NORMOTENSOS

33 POTÊNCIA E DURAÇÃO DO EFEITO HIPOTENSOR DA SNAC E DO NPS EM RATOS WISTAR NORMOTENSOS
Azul de Met. Potência Duração do efeito Ricardo, K F, Shishido SM, de Oliveira, MG, Krieger, MH, Nitric Oxide Biol.and Chem. 7, 57 (2002)

34 RS-NO R-S H SNO S- H+ S NO Proteína

35 (Modelo de Resistência à Insulina)
MODELO ANIMAL Efeito da administração de GSNO na nitrosação do receptor de insulina (Modelo de Resistência à Insulina) Ratos Wistar - Diabéticos (ob/ob) - Nocaute iNOS (C57BL/6) (controle + Dieta hipercolesterolêmica –24 semanas)

36 AUMENTO NA PRODUÇÃO DE iNOs
DIABETES TIPO 2 RESISTÊNCIA À iNSULINA HIPERTENSÃO DISLIPIDEMIA ATEROSCLEROSE AUMENTO NA PRODUÇÃO DE iNOs

37 Ligação da Insulina ao Receptor de insulina trans-membrana Insulina
                          Receptor de insulina Membrana plasmática

38 Autofosforilação dos resíduos de tirosina do receptor de Insulina
Membrana plasmática

39                             Cadeia A da Insulina Cadeia B da Insulina

40 Monômero da Insulina

41 Nitrosação da subunidade  do Receptor de Insulina
RS-H RS-NO                                                                                                                               -RSH -RS-NO S S

42 Detecção da nitrosação do receptor de insulina pelo
Método fluorimétrico DAN/NAT 2 (Receptor - S-NO) (Receptor- S – S - Receptor) + 2 NO 2 NO O NO H2O HNO2 HgCl2 HNO2 2,3 naftotriazol (NAT) pH 1-2 30 min, 37C pH 11-12 H+ excit = 375 nm

43 Espectro de emissão do Naftotriazol e curva de calibração com NO2-
Limite de detecção: < 5 nmol L-1

44 Detecção da nitrosação dos substratos de receptores de
Insulina (IRS1) em imunoprecipitados (ratos ob/ob) Carvalho-Filho, M.A., Ueno, M., Seabra, A.B., Carvalheira, B.C., de Oliveira, M.G., Veloso, L.ª, Curi, R., Saad, M.J.ª, J. Biol Chem Submetido

45 Efeitos da GSNO na: atividade da tirosina-quinase, captação de glicose e síntese de glicogênio

46 COLABORAÇÕES FCM/UNICAMP IB/UNICAMP FM/USP INCOR/USP UNIV. EDINBURGO
Prof. Mário Saad Profa. Marta H. Krieger FM/USP INCOR/USP Profa. Claudia P.M.S de Oliveira Prof. Francisco R.M. Laurindo UNIV. EDINBURGO ICB/USP Profa. Sílvia R.B.Uliana Prof. Richard Weller