Investigación en Genes y Proteínas Acceso abierto

Abstracto

Una mini revisión sobre algunos aspectos de la bioquímica del micronutriente molibdeno (VI), (Mo6+)

 Yahia Z Hamada*, Alana Antoine

Esta mini-revisión aborda algunos de los aspectos más importantes de la bioquímica del metal de transición de segunda fila, el micronutriente molibdeno (VI) (Mo6+). El molibdeno puede existir en complejos metálicos en una variedad de estados de oxidación que van desde el estado de oxidación metálico de 0 hasta la forma más oxidada de +6. Hasta la fecha, se cree que el molibdeno es absorbido por las células vivas como el anión molibdato [MoO4]2-. No hay muchas revisiones en la literatura que cubran el tema actual. Hay un total de aproximadamente 50 enzimas/proteínas que contienen Mo-. Junto con la revisión bibliográfica detallada, también presentamos las reacciones de Mo6+ acuoso con el ligando orgánico ácido málico (MA). Parecía que la reacción de Mo6+ con MA en soluciones acuosas a 25 °C en una fuerza iónica de 0,1 M (NaNO3) formó una mezcla de reacción que liberó una gran cantidad de iones de hidrógeno o protones (H+); 17 H+ para ser exactos. Esta observación no es sorprendente para un comportamiento tan complejo de un ión metálico tan complejo en soluciones acuosas. Esta mini-revisión es una contribución para celebrar el 85 cumpleaños del Profesor Mostafa El-Sayed; del departamento de química del Instituto de Tecnología de Georgia, Atlanta, Georgia, EE.UU. Entre todos los micronutrientes, el molibdeno posee características muy singulares. Es el único metal de transición de segunda fila que tiene una actividad biológica tangible, existe en una amplia variedad de estados de oxidación (que van desde 0 a +6) y es un cofactor necesario para al menos cuatro docenas de enzimas. Hay un número limitado de revisiones o mini-revisiones que han aparecido teniendo en cuenta la biología/bioquímica del molibdeno, particularmente en soluciones acuosas. Sin embargo, la revisión meticulosa y exhaustiva de 75 páginas de Hille et al. es una gran referencia para la bioquímica del molibdeno, de la que citaron otros 536 artículos de investigación relacionados con el biomolibdeno. En este trabajo, hemos llevado a cabo una investigación bibliográfica detallada para prepararnos para esta mini-revisión y hemos encontrado los siguientes tres hechos: (1) No hay muchos artículos de investigación que aborden la reacción de Mo6+ y soluciones acuosas; (2) La química del molibdeno es extremadamente compleja; y (3) Hace miles de millones de años, la naturaleza comprendió la singularidad de la bioquímica del molibdeno que los científicos solo han reconocido recientemente. Cabe destacar que hay un total de 44 revistas dentro de todos los dominios de publicación de ACS, que publican miles de artículos de investigación y revisiones mensualmente. Hay al menos cuatro docenas de enzimas y/o proteínas que contienen molibdeno conocidas (molibdoenzimas); la Nitrogenasa es la más conocida entre todas ellas dentro del público de biología y química. Aquí, vamos a mencionar una docena como ejemplo de estas molibdoenzimas conocidas: (1) Nitrogenasa, (2) Nitrato Reductasa, (3) Xantina Oxidasa o Xantina Deshidrogenasa, (4) Pirimidina Oxidasa/Aldehído Oxidasa, (5) Trimetilamina Óxido Reductasa, (6) Formato Deshidrogenasa (7) Monóxido de Carbono Oxoreductasa/Monóxido de Carbono Deshidrogenasa, (8) Piridoxal Oxidasa, (9) Sulfito Oxidasa,(10) Biotina sulfóxido reductasa, (11) dimetil sulfóxido redutasa y (12) tetrationito reductasa. La Tabla 1 cataloga todas estas enzimas. Algunas de estas enzimas que contienen molibdeno se aislaron de bacterias (en particular, cianobacterias), hongos, levaduras, plantas o mamíferos. Para obtener más detalles, consulte las referencias 1 a 3 y las 694 referencias mencionadas en ellas. Esta minirevisión actual se centrará en la discusión de las enzimas que contienen molibdeno "Nitrogenasa". Las revisiones detalladas y más confiables de las molibdoenzimas realizadas por investigadores enfatizaron que el modo de unión bidentado de los policarboxilatos monohidroxilados, ya sea en forma de citrato u homocitrato, es el modo de unión dominante. Aquí, estamos enfatizando que el complejo formado de Mo6+ con ácido málico liberó una red de 17 equivalentes de protones que solo se puede explicar por la unión de malato de manera bidentada o tridentada (la titulación potenciométrica no proporciona esta información). La estequiometría dada en el equilibrio que se muestra en la ecuación (1) solo se explica por la formación de una mezcla de los dos complejos de molibdeno-malato propuestos representados, es decir, [MoO2(H-1MA)(OH)2]3- + [MoO2(H-1MA)2]4-. Esta mezcla de los dos complejos liberó una red de 17 H+. Es de destacar que estos dos complejos son consistentes con los identificados por otros. Palabras clave: Soluciones acuosas; Enzimas que contienen molibdeno; Ácido málico; Mo6