Química Bioinorgânica e suas contribuições para o combate ao Câncer

13/12/2018

Definição Geral

A química bioinorgânica, também chamada de bioquímica inorgânica, é o ramo da bioquímica (ou da química) que estuda o papel dos metais (em particular dos metais de transição) em sistemas biológicos. 

O campo de estudos da Química Bioinorgânica abrange o efeito da adição de metais exteriores aos sistemas vivos (como por exemplo na avaliação da sua toxicidade ou na sua aplicação medicinal) e a determinação da estrutura e função de metaloproteínas. Esta disciplina evoluiu a partir dos estudos da Química Inorgânica aplicada a sistemas vivos e / ou biológicos.  

Algumas versões históricas sobre o tema.


Paul Ehrlich usou organoarsênico no tratamento da sífilis, numa das primeiras demonstrações da importância da química de metais em sistemas vivos. A descoberta da atividade anticancerígena da cisplatina (cis-PtCl2(NH3)2) por Rosenberg reforçou esta importância. A primeira proteína a ser cristalizada foi a urease, descobrindo-se mais tarde que possuía níquel no seu centro ativo. Dorothy Crowfoot Hodgkin demonstrou a presença de cobalto na vitamina B12, usada no tratamento da anemia.

Algumas áreas de estudo

Resultando de uma junção entre a bioquímica e a química inorgânica, a química bioinorgânica tem importância no estudo de proteínas de transferência eletrônica, atividade enzimática de metaloenzimas, transporte e armazenamento de metais em sistemas biológicos, proteínas de transporte e ativação de oxigênio molecular (dioxigênio), dentre outros.  

Proteínas de transferência eletrônica são aquelas capazes de reduzir o centro ativo de uma outra enzima (muitas vezes, também uma metaloproteína) fornecendo-lhe os elétrons necessários para a sua atividade enzimática. Podem ser intermediárias entre duas outras proteínas de transporte eletrônico, oxidando a proteína doadora e reduzindo a receptora, ou um doador eletrônico não proteíco, como o NADH, e uma proteína. As maiores classes de proteínas de transferência eletrônica são: 

  • proteínas de ferro-enxofre, como a rubredoxina ou a ferredoxina; 
  • proteínas de cobre, como a azurina; 
  • Citocromos.

As metaloproteínas envolvidas no transporte e ativação do oxigênio molecular possuem na sua maioria ferro, cobre e manganês (Mn) na sua estrutura. A proteína hemoglobina é possivelmente o exemplo mais conhecido de metaloproteína de transporte de oxigênio: o grupo hemo contido na estrutura da hemoglobina possui um átomo de ferro no seu centro, ao qual se liga e desliga a molécula de oxigênio. Outros sistemas de transporte de oxigênio incluem a mioglobina, a hemocianina e a hemeritrina. 

Metaloproteínas

"As pesquisas têm contribuições importantes para o entendimento do processo de transferência de elétrons em processos biológicos, mais especificamente, para proteína (citocromo c), polipeptídios sintéticos e compostos de valência mista. O grupo tem desenvolvido um número significante de novos compostos liberadores de óxido nítrico, NO, baseado em complexos metálicos nitrosílicos com potencial aplicação como vaso dilatadores e antiparasitas. O grupo é pioneiro em novas estratégias para o desenvolvimento de metalodrogas contra a tuberculose".  

Química Bioinorgânica X Câncer

A palavra câncer vem do latim "cancer", que significa caranguejo. Esse nome se deve à semelhança entre as pernas do crustáceo e os vasos do tumor, que se infiltram nos tecidos sadios do corpo. •O câncer, um conjunto de doenças causadas pela multiplicação descontrolada de células anormais, é a segunda maior causa de morte nos países industrializados depois das doenças cardiovasculares, onde uma em cada quatro pessoas adquire a doença e uma em cinco morrerá. O Ministério da Saúde estima que em 2005 serão registrados 467.440 novos casos de câncer em todo o Brasil. 

O estudo de complexos metálicos para uso na quimioterapia teve grande impulso depois da descoberta das propriedades antitumorais do cis- di a m i n o d i c l o r o p l a t i n a ( I I ) ] , cis[Pt(NH3)2Cl2], comumente chamado "cisplatina", e que é um dos compostos mais utilizados no tratamento do câncer hoje em dia. •Esse complexo foi primeiramente descrito por Reiset em 1844 e, um ano após, Peyrone descreveu um outro composto com a mesma fórmula molecular, sendo que apenas em 1893 Werner propôs serem os dois compostos isômeros: o complexo de Reiset correspondia ao isômero trans (5, Figura 2) e o de Peyrone à forma cis (3, Figura 1). 

Entretanto, as propriedades antitumorais de compostos contendo platina só foram descobertas mais de um século após a descrição dos compostos de Reiset e Peyrone. No final da década de 60 do século XX, Barnet Rosenberg, um físico, então trabalhando na Universidade do Estado de Michigan, nos Estados Unidos, procurava estudar os efeitos do campo elétrico em uma cultura de bactérias Escherichia coli. Rosenberg observou que a divisão celular era inibida, e durante o processo, as células de E. coli, como não podiam se dividir, cresciam formando filamentos alongados.

Como age a Cisplatina? 

Interações com o DNA 

Na figura acima: (a) Adenina (b) Guanina

Outros compostos bioinorgânicos e seus efeitos terapêuticos... 

Oxoplatina (Câncer do cólon retal)

Imidazol (Câncer de Cólon - intestino grosso)

Outros compostos bioinorgânicos e seus efeitos terapêuticos... 

Auranofina (Artrite reumatóide e atividade antitumoral importante)

Carboplatina (Vários espectros de Cãncer: Ovários, Pulmão e Cérebro)

Síntese da Cisplatina


A síntese da cisplatina não é, detalhadamente, descrita na literatura. Os poucos exemplos incluem a adição de amônia a amônia tetracloroplatina (II) - aquecer o cloreto de tetra-aminoplatina (II) a 250ºC - reação do carbonato de amônio com ácido tetracloroplatínico (II). As seguintes preparações foram modificadas por Ramberg e Peyrone, respectivamente, e envolvem um mínimo de reações laterais para obter um máximo de produção do composto "cis". 

Cisplatina e seu correspondente fármaco comercial 

Conclusão

Inacabado,... Muitos compostos bioinorgânicos de Pt e dos demais metais de transição estão sendo testados em laboratórios de pesquisas para combater o Câncer no futuro bem próximo.