Estructura del moment al qual el radical OH ataca un enllaç disulfur / Ramon Crehuet.

Un estudi de científics de l’Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC-CSIC) del Consell Superior de Investigacions Científiques (CSIC) en col·laboració de la Universitat de Tsinghua a Pequín i les Universitats de PennsylvaniaPurdue als Estats Units, han determinat que els disulfurs de cisteïna tenen un paper molt actiu a la formació de compostos molt antioxidants. Aquesta recerca publicada a la revista Proceedings of the National Academy of Science, obre les portes cap a una major comprensió de l’efecte antioxidant dels composts disulfurs de cisteïna, així com de la formació d’àcid sulfénic, com a potent antioxidant.

Tal com revelen els científics en aquest treball, el disulfur de cisteïna, un dels antioxidants que es formen de manera natural a la cèl·lula, es converteix en un antioxidant molt més potent, l’àcid sulfènic, quan reacciona amb un radical hidroxil, que és per la seva part una de les molècules més oxidants de la cèl·lula.

Molècules naturals de l’organisme humà 

Els antioxidants són substàncies com la vitamina C, E o el glutatió, capaços de prevenir o retardar l’oxidació d’altres molècules com els lípids, les proteïnes o els àcids nucleics. El paper principal de les substàncies antioxidants és protegir les cèl·lules de l’efecte nociu dels radicals lliures, molècules responsables d’alterar els organismes vius que acceleren l’envelliment i contribueixen al desenvolupament de malalties, com càncer, pàrkinson o alzheimer, entre altres.

“Els radicals lliures i les espècies oxidatives de l’oxigen (ROS, en les seves sigles en anglès), es generen de manera natural en el metabolisme cel·lular i no sempre tenen un paper negatiu, perquè intervenen també en la correcta comunicació cel·lular. No obstant això, com en tots els sistemes biològics, les cèl·lules també necessiten mantenir un equilibri entre la producció de radicals lliures i la seva eliminació”, explica Ramon Crehuet, investigador del IQAC-CSIC. “Per això és molt important la funció dels compostos antioxidants, ja que eviten l’increment de l’activitat oxidativa a l’interior de la cèl·lula, la qual cosa provoca un canvi estructural i funcional de la mateixa accelerant el seu envelliment i afavorint la mort cel·lular”, aclareix Crehuet.

Un dels principals aminoàcids del nostre organisme, la cisteïna, és un precursor d’espècies antioxidants a nivell cel·lular i el seu derivat disulfur juga un paper important en l’estructura i funció de proteïnes, enzims, i insulina, per exemple. L’objectiu de l’estudi ha estat investigar com el radical hidroxil (OH), una de les espècies més oxidatives del nostre organisme, reacciona amb disulfurs de l’aminoàcid cisteïna.

Una de les principals conclusions és que, en reaccionar amb el radical hidroxil, el disulfur de cisteïna es converteix en un antioxidant més potent, l’àcid sulfènic (- SOH). “Aquests resultats ens ajuden a entendre millor el paper antioxidant d’aquests compostos i a conèixer una nova línia de defensa contra els radicals lliures”, assenyala un altre dels coautors de l’estudi, Josep M. Anglada, del IQAC-CSIC.

Es partia de treballs previs en els quals, estudiant models més senzills s’havien determinat els mecanismes bàsics de reacció entre el radical hidroxil (OH) i les molècules amb enllaços disulfur. La recerca duta a terme en aquest treball es basa en una combinació de treballs experimentals, basats fonamentalment en l’espectroscòpia de masses amb l’objectiu de determinar quins productes es formen en la reacció i en quina proporció, i en l’aplicació de mètodes de la química teòrica, especialment de mecànica quàntica i cinètica. Aquests estudis permeten entendre per què es formen uns productes i no uns altres i fins a un cert punt permeten predir com es comportarà el radical hidroxil enfront d’altres disulfurs o en ambients diferents”, conclou Anglada.

Two-step reaction mechanism reveals new antioxidant capability of cysteine disulfide against hydroxyl radical attack. Sarju Adhikari, Ramon Crehuet, Josep M. Anglada, Joseph S. Francisco, and Yu Xia. Proceedings of the national Academy of Sciences, of the United States of America. DOI: https://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.2006639117

 

 

 

 

IQAC-CSIC Comunicació