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https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18151| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Alterações estruturais e funcionais da hemoglobina na presença de acetato de fenilmercúrio: de proteínas isoladas a modelos biológicos |
| Título(s) alternativo(s): | Structural and functional alterations of hemoglobin in the presence of phenylmercury acetate: from isolated proteins to biological models |
| Autor(es): | Souza, Sheila Oliveira de |
| Primeiro Orientador: | Leite, Ana Catarina Rezende |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Santos, Josué Carinhanha Caldas |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Silva Júnior, Edeildo Ferreira da |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Castro, Olagide Wagner de |
| Resumo: | A contaminação por metais potencialmente tóxicos, como o mercúrio (Hg) e seus derivados representam um sério risco à saúde humana e ao meio ambiente. O mercúrio pode causar distúrbios neurológicos, comprometimento do sistema imunológico e doenças cardiovasculares. O fenilmercúrio (PM), é um composto orgânico derivado de mercúrio usado em fungicidas e pesticidas. Os eritrócitos (Ery) são células sanguíneas ricas em hemoglobina, uma proteína que se liga ao oxigênio e promove sua entrega aos tecidos e a remoção de dióxido de carbono. A exposição ao Hg e seus derivados, podem provocar aumento na geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), causar danos em proteínas, lipídios e DNA, contribuindo assim para o surgimento de diversas patologias. A literatura científica apresenta uma lacuna significativa sobre os impactos da exposição ao PM em células e modelos experimentais como um todo. Diante disso, este estudo visa investigar possíveis alterações estruturais, funcionais e redox do PM em três sistemas distintos no que concerne a complexidade dos modelos experimentais: hemoglobina (proteína), eritrócitos humanos (célula) e Zebrafish (Danio rerio) (animal). Os estudos teóricos indicam que o PM tende a interagir com o grupo heme ou aos resíduos de cisteína da hemoglobina (Hb), o que pode impactar na funcionalidade da proteína. A hipótese da ligação/interação com Hb foi evidenciada por meio dos estudos biofísicos, que demonstraram valor de constante de ligação (Kb) de 1.47(± 0.22) ×104 M-1 , inferindo que a formação do complexo Hb-PM é significativa e favorável. Experimentalmente a exposição ao PM resultou em ligação com os resíduos de cisteína (ensaio de Ellman), alterações estruturais no grupo heme da Hb pura, evidenciado pela análise da banda de Soret, e redução da mobilidade eletroforética em função da formação de complexo supramolecular Hb-PM. Em eritrócitos humanos de voluntários, a exposição ao PM (0,125 – 1,0 µM) provocou uma diminuição de até 34% na captação de oxigênio. A geração de EROS e espécies reativas de nitrogênio (ERNS) foram verificadas por meio de sondas fluorescentes apropriadas, sendo observado um aumento de 2,2 vezes na geração de espécies reativas globais. Ademais, notamos que a produção de H2O2 aumentou 11%, enquanto a produção de NO, aumentou 90%. Na avaliação das enzimas antioxidantes houve diminuição na atividade da catalase e glutationa peroxidase em 25 e 49%, respectivamente, enquanto a atividade da superóxido dismutase aumentou 13%. A análise de marcadores secundários de estresse oxidativo revelou uma redução de 34% na razão GSH/GSSG e uma diminuição nos grupos sulfidrila livres totais em 44%, sugerindo depleção dos mecanismos de defesa antioxidante. Salientamos, também, que não foram detectadas diferenças significativas na peroxidação lipídica, mas houve um aumento de 2,2 vezes nos níveis de proteínas carboniladas, refletindo oxidação de proteínas. No ensaio de fragilidade da membrana, observamos mudanças estruturais em Ery expostos à PM, indicando dano à membrana. Nessa linha, a análise por microscopia de força atômica revelou alterações na morfologia dessas células, bem como na elasticidade membrana. Por fim, os ensaios de toxicidade, demonstraram que o PM tem efeito teratogênico nos embriões de zebrafish, como também provoca danos cardíacos (número de batimentos) nos animais. Diante do nosso conjunto de resultados, concluímos que a exposição ao PM prejudica a estrutura, funcionalidade, e a morfologia dos Ery, devido à sua interação com a hemoglobina, causando alteração no sistema redox de tais células, e apresentando efeito teratogênico em modelo animal. |
| Abstract: | Contamination by potentially toxic metals such as mercury (Hg) and its derivatives poses a serious risk to human health and the environment. Mercury can cause neurological disorders, immune system impairment, and cardiovascular disease. Phenylmercury (PM) is an organic compound derived from mercury used in fungicides and pesticides. Erythrocytes (Ery) are blood cells rich in hemoglobin, a protein that binds to oxygen and promotes its delivery to tissues and the removal of carbon dioxide. Exposure to Hg and its derivatives can cause an increase in the generation of reactive oxygen species (ROS), causing damage to proteins, lipids, and DNA, thus contributing to the emergence of several pathologies. The scientific literature presents a significant gap on the impacts of PM exposure on cells and experimental models as a whole. Therefore, this study aims to investigate possible structural, functional and redox alterations of PM in three distinct systems regarding the complexity of the experimental models: hemoglobin (protein), human erythrocytes (cell) and Zebrafish (Danio rerio) (animal). Theoretical studies indicate that PM tends to interact with the heme group or with the cysteine residues of hemoglobin (Hb), which may impact the functionality of the protein. The hypothesis of binding/interaction with Hb was evidenced through biophysical studies, which demonstrated a binding constant (Kb) value of 1.47 (± 0.22) × 104 M-1 , inferring that the formation of the Hb-PM complex is significant and favorable. Experimentally, exposure to PM resulted in binding with cysteine residues (Ellman assay), structural alterations in the heme group of pure Hb, evidenced by the analysis of the Soret band, and reduction of electrophoretic mobility due to the formation of the Hb-PM supramolecular complex. In human erythrocytes from volunteers, exposure to PM (0.125–1.0 µM) caused a decrease of up to 34% in oxygen uptake. The generation of ROS and reactive nitrogen species (RNS) were verified by means of appropriate fluorescent probes, and a 2.2-fold increase in the generation of global reactive species was observed. Furthermore, we noted that H2O2 production increased by 11%, while NO production increased by 90%. In the evaluation of antioxidant enzymes, there was a decrease in catalase and glutathione peroxidase activity by 25 and 49%, respectively, while superoxide dismutase activity increased by 13%. Analysis of secondary markers of oxidative stress revealed a 34% reduction in the GSH/GSSG ratio and a decrease in total free sulfhydryl groups by 44%, suggesting depletion of antioxidant defense mechanisms. We also emphasize that no significant differences were detected in lipid peroxidation, but there was a 2.2-fold increase in the levels of carbonyl proteins, reflecting protein oxidation. In the membrane fragility assay, we observed structural changes in Ery exposed to PM, indicating membrane damage. In this line, the analysis by atomic force microscopy revealed changes in the morphology of these cells as well as in membrane elasticity. Finally, the toxicity tests demonstrated that PM has a teratogenic effect on zebrafish embryos, as well as causing cardiac damage (number of heartbeats) in the animals. Given our set of results, we conclude that exposure to PM impairs the structure, functionality, and morphology of Ery, due to its interaction with hemoglobin, causing changes in the redox system of these cells, and presenting a teratogenic effect in an animal model. |
| Palavras-chave: | Hemoglobinas Eritrócitos Acetato de fenilmercúrio Estresse oxidativo Hemoglobin Erythrocytes Phenylmercury Oxidative Stress |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
| Sigla da Instituição: | UFAL |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia |
| Citação: | SOUZA, Sheila Oliveira de. Alterações estruturais e funcionais da hemoglobina na presença de acetato de fenilmercúrio: de proteínas isoladas a modelos biológicos. 2026. 109 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2025. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18151 |
| Data do documento: | 21-fev-2025 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB |
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