A família Tiol Peroxidases (TPxs - Peroxirredoxinas e Glutationa peroxidases) purificadas definitivamente reduzem peróxidos rapidamente (peroxinitrito, ONOOH/ONOO; peróxido de hidrogênio, H2O2), mas nenhuma evidência direta desta atividade foi demonstrada em células vivas. Isto é particularmente importante pois o ciclo catalítico da atividade peróxido redutase de TPxs depende de sucessivas reações de trocas de tióis que podem limitar a velocidade de redução do peróxido. Neste trabalho, esta questão foi investigada em Saccharomyces cerevisiae (Sc) por meio de cinética de competição com um indicador fluorescente que é específico para ONOO (ácido borônico de cumarina; CBA), com a expectativa de que quanto maior a atividade peroxinitrito redutase, menor a oxidação do indicador. Também foi investigado o papel de duas peroxirredoxinas (Prxs) específicas na remoção deste peróxido. O estudo mostrou que a oxidação do indicador CBA dependente de ONOO foi sempre significativamente maior em células de Saccharomyces cerevisiae deficientes em TPxs (cepa 8) relativo a cepa nativa (WT). Além disso, a transfecção do gene que codifica a Prx mais abundante em Saccharomyces cerevisiae (Tsa1) na cepa 8 diminui parcialmente a oxidação de CBA. Além disso, a oxidação de CBA foi maior na cepa deficiente apenas da peroxirredoxina Tsa1 (a mais abundante da família) relativo à cepa WT, mostrando a relevância desta isoforma especificamente. De forma adversa, a oxidação de CBA na cepa deficiente da peroxirredoxina Tsa2 foi semelhante à cepa WT. Também, foi constatado que o processo de remoção de ONOO é catalítico (e não estequiométrico) para crescentes fluxos de peroxinitrito em todas as cepas e condições utilizadas no estudo. Finalmente, o estudo sugere que células possuem sistemas catalíticos peroxinitrito redutase redundantes, já que a própria cepa 8 apresenta e pode modular esta atividade. Estes resultados confirmam a expectativa da relevância de TPxs na remoção de ONOO e por extensão de outros peróxidos biologicamente relevantes e são a primeira evidência direta e em tempo real da atividade peroxinitrito redutase de TPxs em células. / The purified Thiol Peroxidases family (TPxs - Peroxiredoxins and Glutathione peroxidases) rapidly reduces peroxides (peroxynitrite, ONOOH/ONOO-, hydrogen peroxide, H2O2), but no direct evidence of this activity has been demonstrated in living cells. This is particularly important since the catalytic cycle of the TPxs peroxide reductase activity depends on successive thiol exchange reactions, which may limit the rate of peroxide reduction. In this work, this question was investigated in Saccharomyces cerevisiae (Sc) by competition kinetics using a fluorescent indicator that is specific for ONOO- (coumarin boronic acid; CBA). It is expected that the higher the peroxynitrite reductase activity, the lower the oxidation of the indicator. The role of two specific peroxiredoxins (Prxs) in the removal of this peroxide has also been investigated. The study showed that the oxidation of ONOO- dependent CBA indicator was always significantly higher in TPxs-deficient Saccharomyces cerevisiae cells (strain 8) compared to the native strain (WT). In addition, the transfection of the gene encoding the most abundant Prx into Saccharomyces cerevisiae (Tsa1) in the 8 strain partially diminishes CBA oxidation. Besides that, CBA oxidation was greater in the deficient strain only of the peroxiredoxin Tsa1 (the most abundant in the family) compared to the WT strain, showing the relevance of this isoform specifically. On the other hand, CBA oxidation in the deficient strain of the Tsa2 peroxiredoxin was similar to the WT strain. Also, it was found that the ONOO- removal process is catalytic (and not stoichiometric) for increasing peroxynitrite fluxes in all strains and conditions used in the study. Finally, the study suggests that cells have redundant peroxynitrite reductase catalytic systems, since the 8 strain itself presents and can modulate this activity. These results confirm the expectation of the relevance of TPxs in the removal of ONOO- and by extension of other biologically relevant peroxides and are the first direct and real-time evidence of peroxynitrite reductase activity of TPxs in cells.

A família Tiol Peroxidases (TPxs - Peroxirredoxinas e Glutationa peroxidases) purificadas definitivamente reduzem peróxidos rapidamente (peroxinitrito, ONOOH/ONOO; peróxido de hidrogênio, H2O2), mas nenhuma evidência direta desta atividade foi demonstrada em células vivas. Isto é particularmente importante pois o ciclo catalítico da atividade peróxido redutase de TPxs depende de sucessivas reações de trocas de tióis que podem limitar a velocidade de redução do peróxido. Neste trabalho, esta questão foi investigada em Saccharomyces cerevisiae (Sc) por meio de cinética de competição com um indicador fluorescente que é específico para ONOO (ácido borônico de cumarina; CBA), com a expectativa de que quanto maior a atividade peroxinitrito redutase, menor a oxidação do indicador. Também foi investigado o papel de duas peroxirredoxinas (Prxs) específicas na remoção deste peróxido. O estudo mostrou que a oxidação do indicador CBA dependente de ONOO foi sempre significativamente maior em células de Saccharomyces cerevisiae deficientes em TPxs (cepa 8) relativo a cepa nativa (WT). Além disso, a transfecção do gene que codifica a Prx mais abundante em Saccharomyces cerevisiae (Tsa1) na cepa 8 diminui parcialmente a oxidação de CBA. Além disso, a oxidação de CBA foi maior na cepa deficiente apenas da peroxirredoxina Tsa1 (a mais abundante da família) relativo à cepa WT, mostrando a relevância desta isoforma especificamente. De forma adversa, a oxidação de CBA na cepa deficiente da peroxirredoxina Tsa2 foi semelhante à cepa WT. Também, foi constatado que o processo de remoção de ONOO é catalítico (e não estequiométrico) para crescentes fluxos de peroxinitrito em todas as cepas e condições utilizadas no estudo. Finalmente, o estudo sugere que células possuem sistemas catalíticos peroxinitrito redutase redundantes, já que a própria cepa 8 apresenta e pode modular esta atividade. Estes resultados confirmam a expectativa da relevância de TPxs na remoção de ONOO e por extensão de outros peróxidos biologicamente relevantes e são a primeira evidência direta e em tempo real da atividade peroxinitrito redutase de TPxs em células. / The purified Thiol Peroxidases family (TPxs - Peroxiredoxins and Glutathione peroxidases) rapidly reduces peroxides (peroxynitrite, ONOOH/ONOO-, hydrogen peroxide, H2O2), but no direct evidence of this activity has been demonstrated in living cells. This is particularly important since the catalytic cycle of the TPxs peroxide reductase activity depends on successive thiol exchange reactions, which may limit the rate of peroxide reduction. In this work, this question was investigated in Saccharomyces cerevisiae (Sc) by competition kinetics using a fluorescent indicator that is specific for ONOO- (coumarin boronic acid; CBA). It is expected that the higher the peroxynitrite reductase activity, the lower the oxidation of the indicator. The role of two specific peroxiredoxins (Prxs) in the removal of this peroxide has also been investigated. The study showed that the oxidation of ONOO- dependent CBA indicator was always significantly higher in TPxs-deficient Saccharomyces cerevisiae cells (strain 8) compared to the native strain (WT). In addition, the transfection of the gene encoding the most abundant Prx into Saccharomyces cerevisiae (Tsa1) in the 8 strain partially diminishes CBA oxidation. Besides that, CBA oxidation was greater in the deficient strain only of the peroxiredoxin Tsa1 (the most abundant in the family) compared to the WT strain, showing the relevance of this isoform specifically. On the other hand, CBA oxidation in the deficient strain of the Tsa2 peroxiredoxin was similar to the WT strain. Also, it was found that the ONOO- removal process is catalytic (and not stoichiometric) for increasing peroxynitrite fluxes in all strains and conditions used in the study. Finally, the study suggests that cells have redundant peroxynitrite reductase catalytic systems, since the 8 strain itself presents and can modulate this activity. These results confirm the expectation of the relevance of TPxs in the removal of ONOO- and by extension of other biologically relevant peroxides and are the first direct and real-time evidence of peroxynitrite reductase activity of TPxs in cells.

Orientador: Carlos Roque Duarte Correia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:17:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_AngeloHenriquedeLira_D.pdf: 4915983 bytes, checksum: 89834cce52979553f868c0a1e9937eba (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A reação entre n-butilviniléter e vários sais de arenodiazônio mediada por paládio (0) foi metodologicamente investigada neste trabalho. O sistema catalítico empregado baseou-se naquele descrito por T. Matsuda e colaboradores onde a fonte de paládio é o complexo Pd2dba3.dba, acetonitrila é o solvente e acetato de sódio atua como base. As reações se deram à temperatura ambiente e os rendimentos variaram em função da natureza eletrônica do sal de arenodiazônio sendo que aqueles com grupos doadores de elétrons ligados no anel aromático levaram a rendimentos de até 90% e aqueles com substituintes retiradores de elétrons ligados ao anel aromático não conduziram aos produtos de arilação desejados. A seletividade para o produto de arilação na posição a do butilviniléter também se mostrou dependente da natureza eletrônica do substituinte ligado ao anel aromático do sal de diazônio. Estes procedimentos não conduziram aos produtos de arilação de enamidas e enecarbamatos acíclicos. Tentativas de uso de carbenos N-heterocíclicos como ligantes para reação destas olefinas também se mostraram frustradas. As espécies envolvidas no ciclo catalítico dos procedimentos otimizados para o butilviniléter foram detectadas e identificadas por técnicas de espectrometria de massas (ESI-MS e ESI-MS/MS) e ressonância magnética nuclear (RMN¹H, RMN¹³C, NOESY e PFGSE). A reação entre um íon N-acilimínio com carboníla endocíclica e 2-fenil-[1,3,2]- dioxaborolano foi investigada e o procedimento levou majoritariamente à formação do produto de transesterificação do ácido borônico com álcool de partida. Apesar das alterações realizadas nas condições experimentais, o produto desejado, cis-2-fenil-3- hidróxi-N-benzilpirrolidona, foi apenas detectado como componente minoritário de uma mistura de dióis provenientes da hidrólise do precursor do íon N-acilimínio (2% CG) / Abstract; The reaction between n-butylvinylether and arenediazonium tetrafluoroborates mediated by palladium (0) was methodologically investigated in this work. The catalytic system described by T. Matsuda and co-workers (Pd2dba3.dba, NaOAc and acetonitrile at room temperature) were optimized after screening of the solvent, base, palladium and base concentration, temperature and reaction time. Arenediazonium salt with EDG yields the best results. EWG causes the suppression of the catalytic activity. The regioselectivity (Ca vs Cb arylation) was also evaluated and shows the same dependence with respect to the electronic nature of the arenediazonium salts. The best results (Ca/Cb > 99:1) were obtained to EDG containing arenediazonium salts. The optimized reaction conditions to enolether arylation don¿t yield the desired products to acyclic enamides and enecarbamates. Attempts to use of N-heterocyclic carbenes as ligands to yield the desired acyclic enamides e enecarbamates arylation failed. The species involved in the catalytic cycle of optimized catalytic system for the butylvinylether were detected and identified by mass spectrometry (ESI-MS and ESIMS/ MS) and nuclear magnetic resonance (RMN¹H, RMN¹³C, NOESY and PFGSE). The role of dba and acetate anion was also understudied. The reaction between an endocyclic carbonyl N-acyliminium ion and 2-phenyl-[1,3,2]-dioxaborolane was investigated. Instead the desired cis-2-phenyl-3- hydroxy-N-benzylpyrrolidone, only detected by gas chromatography, the reaction yields a chiral 2-phenyl-[1,3,2]-dioxaborolane formed by the transestherification reaction between the starting materials. Attempts to improve the formation of the desired product by change the reaction conditions failed / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências