Chapter 5. Ecomafie’s aggravated circumstances and the role of society
3. Survey questions
As subunidades da HbGp utilizadas nos experimentos de AUC foram obtidas a partir da cromatografia de exclusão por tamanho (SEC). No entanto, para obter o dodecâmero em concentrações adequadas, adicionou-se EDTA na concentração de 0,3 mmol/L às amostras da oxi-HbGp incubadas no pH 9,5. A Figura 11 mostra o cromatograma da oxi-HbGp 25 mg/mL incubada por 15 h. Quatro picos bem resolvidos correspondentes à proteína íntegra (I), dodecâmero (II), trímero (IV) e monômero (VI), e dois ombros associados ao tetrâmero (III) e linkers (V) são observados. Os estudos de AUC foram realizados apenas para as espécies mais concentradas e que apresentaram picos melhor resolvidos, ou seja, para as frações que correspondem ao trímero, dodecâmero e monômero d.
Figura 11: Cromatogramas da oxi-HbGp 25,0 mg/mL, em tris-HCl 0,1 mol/L incubada com 0,3 mmol/L de EDTA, no pH 9,5, a 25 oC por 15 h. A eluição foi realizada com o mesmo tampão no pH
7,0. Os algarismos romanos (I-VI) correspondem às diferentes espécies obtidas da dissociação em meio alcalino da HbGp.
Fonte: Carvalho, F. A. O. et al. pH effect upon HbGp oligomeric stability: characterization of the dissociated species by AUC and DLS studies, International Journal of Biological Macromolecules, v. 59, p. 333-341, 2013.
A Figura 12 mostra as curvas de distribuição de coeficientes de sedimentação, c (S), para o trímero, dodecâmero e monômero d em três concentrações de proteína, no pH 7,0. As curvas de distribuição, c (S), do trímero abc (Figura 12A) são compostas por dois picos com
coeficientes de sedimentação de 3,6 ± 0,2 S (pico mais intenso) e 5,7 ± 0,2 S (Tabela 4). O primeiro pico mais intenso (Figura 12A) é devido à contribuição do trímero abc, e o segundo corresponde ao complexo (abc + L) formado pela associação do trímero abc com uma cadeia linker L. Segundo estudos de caracterização das subunidades da HbLt por velocidade de sedimentação, os valores de de 3,93, 3,78 e 3,46 S estão associados ao trímero abc 7.
Figura 12: Distribuições contínuas dos coeficientes de sedimentação das subunidades da HbGp, em 100 mmol/L tris-HCl, pH 7,0, contendo 50 mmol/L NaCl. (A) trímero abc, (B) dodecâmero (abcd)3 e
(C) monômero d. Para o trímero e dodecâmero foram usadas as concentrações de 100, 200 e 300 g/mL e para o monômero d 200, 400 e 800 g/mL de proteína. Os valores de para cada
concentração foram determinados como o valor máximo dos picos das curvas de c (S). Experimentos monitorados em 415 nm.
Fonte: Carvalho, F. A. O. et al. pH effect upon HbGp oligomeric stability: characterization of the dissociated species by AUC and DLS studies, International Journal of Biological Macromolecules, v. 59, p. 333-341, 2013.
As contribuições percentuais para as duas espécies foram determinadas através das áreas de cada pico, e os valores são mostrados na Tabela 4. As contribuições observadas para
o trímero abc e complexo (abc + L) são 87 ± 4 % e 13 ± 2 %, respectivamente. A alta intensidade do primeiro pico nas curvas de distribuição sugere que o trímero abc é a espécie majoritária na fração IV obtida por SEC 18,20, corroborando os resultados observados por eletroforese SDS-PAGE 20. As massas moleculares MM foram obtidas de ajustes globais como descrito na seção de métodos, enquanto o raio de Stokes, RS mostrado na Tabela 4 é um
parâmetro de saída obtido no programa SEDFIT. Os valores de MM e RS, são de 51,0 ± 0,4
kDa e 3,4 ± 0,1 nm para o trímero abc, e 80 ± 3 kDa e 4,3 ± 0,2 nm para o complexo (abc +
L). O valor de MM obtido para o trímero abc a partir dos dados SV é consistente, quando
comparado com os valores de massa molecular de 51,1 kDa determinado por MALDI-TOF- MS para esta espécie 18 e de 52,8 kDa obtida para o trímero abc da HbLt 21,76.
Tabela 4: Propriedades hidrodinâmicas das subunidades da HbGp determinadas por
velocidade de sedimentação (SV) no pH 7,0, a 20 oC.
Frações a Espécies Propriedades hidrodinâmicas
Rs (nm) b (S) c MM (kDa) d Área (%)
Monômero d d 2,5 ± 0,3 1,9 ± 0,1 17,0 ± 0,5 80 ± 7
2d 2,9 ± 0,2 2,8 ± 0,2 32,1 ± 0,5 15 ± 3
4d 3,7 ± 0,3 4,4 ± 0,2 66,4 ± 0,7 5 ± 2
Trímero abc abc 3,4 ± 0,1 3,6 ± 0,2 51,0 ± 0,4 87 ± 4
abc + L 4,3 ± 0,2 5,7 ± 0,2 80 ± 3 13 ± 2
Dodecâmero
(abcd)3
abcd 4,1 ± 0,1 5,2 ± 0,3 68,8 ± 0,7 22 ± 5
(abcd)3 4,8 ± 0,4 9,7 ± 0,2 202,4 ± 0,8 78 ± 4
As espécies d, 2d, 4d, abc, abc +L, abcd e (abcd)3 correspondem ao monômero puro, dímero de monômero d, tetrâmero de monômero d, trímero, trímero ligado com uma cadeia linker, tetrâmero e dodecâmero, respectivamente.
a
Espécies obtidas por cromatografia de exclusão por tamanho da oxi-HbGp incubada por 15 h, no pH 9,60. A eluição foi feita no pH 7,0 como descrito em trabalhos anteriores 20.
b
Raio de Stokes estimado no programa SEDFIT a partir de dados de velocidade de sedimentação.
c
Dados obtidos por regressão linear. d
Massas moleculares estimadas por ajustes globais das três concentrações de proteína descritas na seção 3.1.7.1 no programa SEDPHAT.
Fonte: Carvalho, F. A. O. et al. pH effect upon HbGp oligomeric stability: characterization of the dissociated species by AUC and DLS studies, International Journal of Biological Macromolecules, v. 59, p. 333-341, 2013.
A diferença apreciável no valor de RS obtido para o trímero (3,4 ± 0,1 nm, Tabela 4)
não mostrados), deve estar associada ao fato dos valores obtidos no DLS serem uma média de todas as espécies presentes na solução, de modo que a espécie (abc + L) mesmo com apenas 13 % em solução, deve contribuir significativamente para o aumento deste valor.
As curvas de distribuição de coeficientes de sedimentação para o dodecâmero (Fração II) mostradas na Figura 12B têm duas contribuições bem definidas. O pico de maior intensidade com 78 ± 4 % em solução, tem valores de de 9,7 ± 0.2 S e MM de 202,4 ± 0,8 kDa, e é atribuído ao dodecâmero (abcd)3. A espécie minoritária, contribuindo com 22 ± 5 % em solução, deve ser o tetrâmero abcd, é caracterizado por uma MM e de 68,8 ± 0,7 kDa e 5,2 ± 0,3 S, respectivamente. Esta espécie, possivelmente, foi formada a partir da dissociação oligomérica parcial do dodecâmero nas condições experimentais utilizadas. Os valores de MM e para o dodecâmero (abcd)3 e tetrâmero abcd são consistentes com resultados descritos na literatura para as hemoglobinas HbGp e HbLt 18-21,76. Estudos da HbLt, na presença de vários agentes caotrópicos, mostram que o dodecâmero é o principal intermediário do processo de dissociação oligomérica. Além disso, esta espécie apresenta uma alta afinidade na ligação com o oxigênio, semelhante ao observado para a proteína íntegra, sugerindo que a unidade (abcd)3 deve ser a estrutura funcional no processo de ligação do oxigênio na proteína nativa. Outras subunidades menores, tais como, o trímero abc e o monômero d não têm afinidade pela molécula de O2 quando estão isolados78.
Os experimentos de SV para o monômero d puro para avaliar a oligomerização desta subunidade são mostrados na Figura 12C e as propriedades hidrodinâmicas são mostradas na Tabela 4. Os valores de MM e de 17,0 ± 0,5 kDa e 1,9 ± 0,1 S para o monômero d, e 32,1 ± 0,5 kDa e 2,8 ± 0,2 S para o dímero de monômero 2d, são semelhantes aos descritos em estudos anteriores 18-20. Como descrito em estudo por MALDI-TOF-MS, o monômero d tem tendência para oligomerizar. Os dados de AUC mostram duas contribuições de 15 % e 5 %, atribuídas ao dímero do monômero, 2d, e ao tetrâmero de monômero, 4d (Figura 12C e Tabela 4). Convém notar, que a partir dos dados de AUC não foi possível identificar uma contribuição de trímero 3d, como foi observado em estudos anteriores por MALDI-TOF-MS 20
.
A partir das várias técnicas utilizadas para a caracterização das frações da HbGp obtidas por cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), pode-se inferir que algumas frações, tais como, o monômero d, o trímero abc e o dodecâmero (abcd)3, apresentam um grau de pureza acima de 78 %. No entanto, algumas propriedades intrínsecas destas subunidades favorecem a presença de outras espécies nestas frações.