Voltametria Cíclica do Zn2+ em meio nitrato na presença de um oligo dupla fita de 19 mer


Clarissa S. P. de Castro (PG)1,2 , Jurandir R. de Souza (PQ)1 e Carlos Bloch Jr.(PQ)2


1 Laboratório de Química Analítica Ambiental, Instituto de Química, Universidade de Brasília, C.P. 4394, 70.919-970, Brasília-DF 2 Laboratório de Espectrometria de Massa, EMBRAPA-CENARGEN, C.P. 2372, 70.849-970, Brasília-DF.


Palavras-chave: oligo, zinco, voltametria cíclica


O interesse pelas interações ácido nucléico-metal está baseado no envolvimento dos metais na biosíntese, processamento e degradação de ácidos nucléicos, bem como no transporte e expressão da informação genética, mutagênesis, anomalias cromossômicas e carcinogênese1. O conhecimento quantitativo com respeito ao grau e a extensão dessas interações é essencial para a compreensão destas reações bioquímicas. Em trabalhos anteriores, a interação do Zn2+ com diversos tipos de oligos (ARC5IIC22, 3’AOX12, PR1AECO2 e oligo dupla fita de 19 mer3) e com um DNA viral (fago l)4 foi estudada por meio da voltametria cíclica, voltametria de redissolução anódica e polarografia de pulso diferencial. Com a realização desses estudos, foi possível além de evidenciar a interação de todos estes tipos de DNA com o zinco, determinar o kd e a estequiometria para as interações Zn2+-DNAfagol e Zn2+-oligoduplafita, determinar um provável mecanismo para a reação de complexação do Zn2+ com o DNA fago l e com os oligos ARC5IIC2, 3AOX1, PR1AECO e ainda identificar o pico de redução das bases adenina e citosina descrito por Palecek5. Dando continuidade ao estudo da interação entre DNAs e o íon zinco com o intuito de propor um mecanismo para a clivagem do DNA, este trabalho teve como objetivo estudar a interação do Zn2+ com um oligo dupla fita de 19 mer () por voltametria cíclica para verificar a existência de uma interação específica entre este DNA sintético e o zinco, quantificar a extensão desta interação (cálculo do Kd), determinar a estequiometria e o mecanismo da reação e os possíveis sítios de ligação do Zn2+. As medidas voltamétricas foram realizadas com um polarográfo PAR 174 conectado a um programador universal PAR 175, a um registrador Houston X-Y e a uma célula eletroquímica composta por um eletrodo de Pt, um eletrodo de calomelano saturado e um HMDE. Uma solução de KNO3 0,1 mol. L-1 (10 ml) foi utilizada como eletrólito suporte. A figura 1 mostra a curva de titulação amperométrica do Zn2+ 6,07 x 10-9 mol L-1 com o oligo dupla fita de 19 mer. Verifica-se que adições sucessivas de 5 ml do oligo 8,13 x 10-7 mol L-1 à solução provocam a diminuição da corrente de oxidação do íon Zn2+ até zero, evidenciando a interação entre essas duas espécies químicas. O volume do ponto de equivalência (36,8 ml), determinado através do ponto de inflexão da curva, foi utilizado para o cálculo da estequiometria da reação (2 íons Zn2+: 1oligo). A razão 2 Zn2+:1 oligo foi a esperada, uma vez que em pH neutro, os principais sítios capazes de interagir com o zinco são os oxigênios dos dois grupos fosfatos terminais (5’)1. Os íons Zn2+, por serem metais de transição e estarem presentes em baixas concentrações, estabilizam a dupla hélice (pares GC) do oligo por meio de suas interações eletrostáticas com os oxigênios dos grupos fosfatos. A constante de dissociação (kd) do complexo Zn2+-oligo foi determinada utilizando-se a equação:

6,

onde: ip02 e ip2 = correntes de oxidação do Zn2+ na ausência e na presença do oligo e [oligo] = concentração de oligo adicionado na solução. O valor de Kd (1,4 x 10-9 mol L-1), determinado através da curva ip2 vs (figura 2), evidencia a formação de um complexo bastante estável entre essas duas espécies químicas e mostra que os íons Zn2+, além de serem indispensáveis para o processo de clivagem do DNA, estão provavelmente interagindo não somente com o sítio ativo da enzima nuclease, como descrito na literatura1, mas também com o próprio DNA durante a sua degradação.


Figura 1 – Curva de titulação do Zn2+ com o
oligo dupla fita.

A figura 3 mostra a variação da corrente de oxidação do Zn2+ 6,07 x 10-9 mol L-1 com a raiz quadrada da velocidade de varredura na ausência (n) e na presença do oligo 8,12 x 10-10 mol L-1 (l). Observa-se que na ausência do oligo, o processo de oxidação do zinco é controlado por difusão, mas com a adição do oligo, o processo deixa de ser difusional. Mediante as propriedades que o DNA possui de se adsorver na superfície do eletrodo de Hg em condições de pH neutro, força iônica 0,1 e faixa de potencial de 0 a –1,3 V7, acredita-se que o oligo esteja interferindo no processo de oxidação do zinco2,4.


Figura 2 – Curva utilizada para a determinação do kd.


Figura 3 – Variação de I com v1/2 na ausência (n) e na presença (l) do oligo dupla fita.

Bibliografia:

1- HECHT, S. M., “Bioorganic Chemistry: Nucleic Acids”, Oxford University Press, New York, 1996, p. 244.

2- CASTRO, C. S. P., SOUZA, J. R. e BLOCH Jr., C., 22a Reunião Anual da SBQ, EQ-017, Poços de Caldas-MG (1999).

3- CASTRO, C. S. P., SOUZA, J. R. e BLOCH Jr., C., Resumo submetido ao XV Congresso SIBAE 2000.

4- SOUZA, J. R., CASTRO, C. S. P. and BLOCH Jr., C. (1999) Zinc Binding to Lambda Phage DNA Studied by Voltammetric Techniques. J. Braz. Chem. Soc. In Press.

5- PALECEK, E. (1969) Progr. Nucl. Acid Res. Mol. Biol. 9, 31.

6- NIU, J.; CHENG, G.; DONG, S., (1994) Electrochimica Acta, 39, 2455.

7- Krznaric, d. and COSOVIC, B. (1986) Anal. Biochem. 156, 454. CNPq-CAPES, FAPDF, EMBRAPA-CENARGEN