ELETRO-OXIDAÇÃO DO AMINOÁCIDO O-TIROSINA EM ELETRODO DE PLATINA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Iniciação Científica

Autores

Araujo, A.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Oliveira, S.C.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO)

Resumo

O objetivo principal deste trabalho foi investigar a eletro-oxidação da orto-tirosina (o-Tyr) em eletrodo de platina utilizando técnicas voltamétricas e comparar seus resultados com a oxidação da para-tirosina (p- Tyr), a fim de inferir sobre seus respectivos mecanismos de oxidação. Os resultados eletroquímicos demonstraram que tanto a o-Tyr como a p-Tyr sofrem oxidação em uma única etapa irreversível dependente do pH, que foi associada com a retirada de um elétron do grupo fenólico e formação do radical fenóxi, o qual pode reagir com a água formando derivados de quinonas eletroativos e/ou polimerizar. Os resultados eletroquímicos da o- e da p-Tyr demonstraram potencialidades para o desenvolvimento de métodos eletroanalíticos para detecção e quantificação dessas espécies.

Palavras chaves

Estresse oxidativo; Eletro-oxidação; orto-Tirosina

Introdução

O excesso de espécies reativas de oxigênio (ERO) in-vivo pode causar danos em moléculas biológicas, como no ácido desoxirribonucléico e proteínas, como exemplo, o radical hidroxila reage com as proteínas nos resíduos de tirosina produzindo o-Tyr, Figura 1, que pode causar diferentes tipos de doenças, tais como aterosclerose, diabetes e alguns tipos de câncer [1-2]. Métodos analíticos têm sido propostos para quantificação deste biomarcador de estresse oxidativo, a o-Tyr, em sua grande maioria baseados em cromatografia gasosa e cromatografia líquida de alta eficiência [2]. Técnicas voltamétricas como voltametria cíclica (VC), voltametria de pulso diferencial (VPD) e voltametria de onda quadrada (VOQ), utilizando principalmente eletrodos sólidos de carbono, ouro ou platina, são bastante utilizadas em estudos fundamentais para postular mecanismos de reações redox de diferentes espécies químicas como fármacos e compostos biológicos, considerando principalmente as elevadas sensibilidade, seletividade e adaptabilidade dessas técnicas. Inúmeros mecanismos de reação redox têm sido propostos na literatura a partir de estudos voltamétricos [3-4]. Este trabalho teve como objetivo investigar por técnicas voltamétricas, VC, VOQ e VPD, o comportamento anódico da o-Tyr em eletrodo de platina, bem como desenvolver um método eletroanalítico para sua detecção e quantificação. Um estudo do comportamento anódico da p-Tyr também foi realizado, para assim colaborar na investigação do mecanismo de oxidação da o-Tyr a partir de dados eletroquímicos.

Material e métodos

Todos os reagentes utilizados foram adquiridos pela Sigma-Aldrich. Foi utilizada água deionizada, condutividade < 0,1 μS/cm (água ultrapura Millipore Milli-Q®), para o preparo de todas as soluções. Foram utilizados os eletrólitos suporte para distintos valores de pH / composição (4,5 / HAcO + NaAcO, 7,0 / NaH2PO4 + Na2HPO4). O pH foi determinado utilizando um medidor de pH Metrohm Herisau, Suíça. Soluções mãe de o- e p-Tyr foram preparada dissolvendo-se os respectivos reagentes em água deionizada. No decorrer dos ensaios a célula eletroquímica estava ligada a um potenciostato/galvanostato da Autolab Electrochemical Instruments, Utrecht, Holanda, operando na função de potenciostato. O controle dos parâmetros voltamétricos, a aquisição e o tratamento de dados dos testes foram realizados através do software NOVA (versão 2.0.2) (EcoChemie, Utrecht, Holanda). A célula eletroquímica utilizada era composta por um eletrodo de platina (Pt). Φ = 3,0 mm, como eletrodo de trabalho, um fio de platina, como eletrodo auxiliar e um eletrodo de Ag/AgCl (KCl 3 mol/L) de referência. O eletrodo de trabalho de Pt foi polido usando alumina (tamanho de partícula 0,3 μm, RISITEC, SP/BR) anteriormente a cada teste eletroquímico. Após cada polimento, a superfície do eletrodo foi sempre lavada com água deionizada. Os estudos eletroquímicos de caracterização das propriedades redox da o-Tyr e da p-Tyr foram realizados utilizando as técnicas VC, VOQ e VPD, sob eletrodo de Pt, em tampão acetato (pH = 4,5) e fosfato (pH=7) como eletrólitos suporte. Todos os estudos foram realizados em triplicata para uma verificação da reprodutibilidade e repetibilidade dos dados eletroquímicos.

Resultado e discussão

O comportamento anódico da o-Tyr 500 μmol/L foi investigado sobre eletrodo de Pt em tampão fosfato (pH =7) e em tampão acetato (pH = 4,5). Todos os resultados voltamétricos apresentaram na primeira varredura de potencial um único pico anódico, pico 1a, (em meio neutro em Ep1a ~ + 0,65 V e em meio ácido em Ep1a ~ +0,92 V) irreversível e dependente do pH, indicando um equilíbrio ácido-base associado ao processo. Além disso, as varreduras sucessivas de PD e OQ em tampão fosfato detectaram, a partir da segunda varredura de potencial, uma queda significativa da corrente do pico 1a, bem como o aparecimento de um novo processo de oxidação, pico 2a, em valores de potenciais próximos de 0,20 V. A eletro-oxidação da p-Tyr foi também investigada no eletrodo de Pt e os resultados voltamétricos de PD e OQ foram bem similares aos da o-Tyr e demonstraram um único pico anódico irreversível e dependente do pH, mas nenhum produto de oxidação eletroativo foi detectado. Assim, com base no perfil voltamétrico da o-Tyr e da p-Tyr, nas suas semelhanças estruturais e na literatura [5], foi detectado que ambas as moléculas sofrem oxidação no grupo fenólico com a retirada de um elétron e um próton com formação de um radical fenóxi, altamente reativo, o qual poderá reagir de duas maneiras, uma delas com a água com formação de quinonas eletroativas e/ou formando produtos poliméricos. Os resultados eletroquímicos associados com a p-Tyr demonstraram que a via de reação predominante é a polimérica e os resultados associados com a o-Tyr, Figura 2, detectaram a formação de derivados de orto e/ou para-quinonas eletroativos. Os resultados eletroquímicos das tirosinas (p- e o-Tyr) também mostraram uma boa correlação entre a concentração vs. corrente do pico 1a, indicando potencialidades eletroanalíticas.

Conclusões

Os resultados eletroquímicos demonstraram a possibilidade de eletro-oxidação da o-Tyr em eletrodo de platina, contribuindo para a elucidação do seu mecanismo redox e proporcionando, pois, importantes subsídios para o entendimento de processos biológicos que ocorrem in-vivo. Potencialidades das propriedades anódicas da o-Tyr para aplicações eletroanalíticas também foram demonstradas.

Agradecimentos

CNPq e FACEPE.

Referências

1. B.R. Ipson e A.L. Fisher, Ageing Res. Rev. 2017, p. 1-7.
2. I. Torres-Cuevas et al, Anal. Chim. Acta 2016, p. 104-110
3. C.H.S. Mendes et al, Electroanalysis, 2019, p. 1-11.
4. S.C.B. Oliveira e A.M.O. Brett, Langmuir 2012, p. 4896-4901.
5. T. A. Enache e A. M. O. Brett, J. Electroanal. Chem, 2011, p. 9-16