Guilherme Menegon Arantes é Professor Associado no Departamento de Bioquímica na Universidade de São Paulo (USP) e, com outros colegas pesquisadores ele escreveu o ar artigo “Tunelamento e Efeitos Não Adiabáticos em um Modelo de Transferência de Elétrons Acoplados a Prótons para o Local Qo no Citocromo bc1”, publicado no Periódico de Informações Químicas e Modelagem. Em 2021.

Resumo: Citocromo bc1 é uma enzima fundamental para a respiração celular e a fotossíntese. Este complexo proteico dimérico catalisa uma transferência de elétrons acoplados a prótons (PCET) do substrato reduzido da coenzima-Q (Q) para um aglomerado bimetálico de ferro-enxofre no sítio ativo Qo. Aqui, combinamos simulações de dinâmicas moleculares da proteína citocromo bc1 completa com cálculos de estrutura eletrônica de modelos truncados, e uma teoria de tunelamento semiclássica para investigar a adiabaticidade elétron-próton da reação inicial catalisada no sítio Qo. Após a amostragem de possíveis orientações entre o substrato Q e uma cadeia lateral de histidina que funciona como aceptor de hidrogênio, descobrimos que um modelo truncado composto por ubiquinol-metil e imidazol-ferro(III)-sulfeto captura as mudanças esperadas nos estados de oxidação e spin do doador e receptor de elétrons. As superfícies eletrônicas diabáticas obtidas para este modelo com cálculos de função de onda multiconfiguracional demonstram que esta reação é não adiabática eletrônica, e o tunelamento de prótons é mais rápido do que a mistura de configurações eletrônicas. Estes resultados indicam o formalismo que deveria ser usado para calcular acoplamentos vibrônicos e parâmetros cinéticos para a reação inicial no sítio Qo do citocromo bc1. Esta estrutura para simulação molecular também pode ser aplicada para investigar outras reações de PCET no ciclo-Q ou em várias metaloproteínas que catalisam a translocação de prótons acopladas a processos redox.

Autores: Sofia R. G. Camilo, Felipe Curtolo, Vanesa V. Galassi, and Guilherme M. Arantes.

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