Os estudos sobre enzimas têm mostrado que existe uma relação clara entre a evolução enzimática e a propriedade de promiscuidade catalítica que elas podem apresentar. Com isto, o desenvolvimento de sistemas biomiméticos capazes de atuar de modo promíscuo, de forma similar a algumas enzimas, mostrou-se um novo desafio para os químicos bioinorgânicos. Neste trabalho, reportamos a estrutura de raios X e os estudos em solução e de promiscuidade catalítica do complexo [(bpbpmp)FeIII(µ-OAc)2FeII](ClO4), (1), contendo o ligante binucleante não-simétrico 2-{[(2-hidroxibenzil)(2-piridilmetil)aminometil]-4-metil-6-[bis(2-piridilmetil)aminometil]}fenol (H2bpbpmp). Estudos de titulações potenciométrica e espectrofotométrica e cinéticos mostraram que esse composto de coordenação gera espécies ativas capazes de clivar o dsDNA (DNA de fita dupla) hidroliticamente, com um aumento de 1,9×10(8) na taxa de reação em comparação com a reação não catalisada, e capazes de oxidar o 3,5-di-terc-butilcatecol (3,5-dtbc), com k cat = 1,16 × 10-2 s-1 e K M = 7,1×10-4 mol L-1. Assim, o complexo 1 apresenta atividades de hidrolase e oxidoredutase, sendo um interessante modelo sintético para estudos de promiscuidade catalítica.

Catalytic promiscuity has emerged as an important property of many enzymes since the relationship of this property to enzymatic evolution became clear. Simultaneously, the development of suitable biomimetic catalytic systems capable of mimicking the promiscuous catalytic properties of such enzymes represents a new challenge for bioinorganic chemists. In this paper we report on the X-ray structure, the solution studies and the promiscuous catalytic activity of the mixed-valence complex [(bpbpmp)FeIII(µ-OAc)2FeII](ClO4), (1), containing the unsymmetrical dinucleating ligand 2-{[(2-hydroxybenzyl)(2-pyridylmethyl)aminomethyl]-4-methyl-6-[bis(2-pyridylmethyl)aminomethyl]}phenol (H2bpbpmp). Potentiometric and spectrophotometric titrations and kinetics studies showed that this coordination compound generates active species that promote hydrolytic cleavage of double strand DNA (dsDNA), with a rate enhancement of 1.9×10(8) over the non-catalyzed reaction, as well as promote oxidation of 3,5-di-tert-butylcatechol (3,5-dtbc), with k cat = 1.16 × 10-2 s-1 and K M = 7.1×10-4 mol L-1. Thus, complex 1 shows both hydrolase and oxidoreductase activities and can be regarded as a man-made model for studying catalytic promiscuity.

Fosfatases ácidas púrpuras (PAP) pertencem à família das metalo-hidrolases binucleares que catalisam a hidrólise de um grande grupo de substratos fosfoésteres em pH ácido. Apesar dos seus sítios ativos serem estruturamente conservados as PAP apresentam versatilidade mecanística. Neste trabalho são investigados alguns aspectos do mecanismo catalítico de duas PAP, usando os inibidores vanadato e fluoreto como sondas. Enquanto as magnitudes das constantes de inibição das duas enzimas pelo vanadato são semelhantes, as enzimas diferem com relação ao modo de inibição; vanadato interage de forma não-competitiva com a PAP de porco (Ki = 40 µmol L-1), porém inibe a PAP de feijão competitivamente (Ki = 30 µmol L-1). De modo semelhante, o fluoreto também age como inibidor competitivo da PAP de feijão, independentemente do pH, enquanto que o fluoreto simplesmente interage com o complexo formado pela enzima de porco e seu substrato(PAP-substrato) em pH baixo e inibe de forma não competitiva esta enzima em pH mais alto, independentemente da composição do íon metálico. Além disso, enquanto a inibição pelo fluoreto se dá através da interação lenta com a PAP de porco, ele se liga rapidamente ao sítio catalítico da enzima do feijão. Visto que se propõe que o vanadato e o fluoreto mimetizem o estado de transição e o nucleófilo, respectivamente, as diferenças observadas na cinética de inibição indicam sutis, porém distintas diferenças no mecanismo de reação destas enzimas.

Purple acid phosphatases (PAPs) belong to the family of binuclear metallohydrolases and catalyse the hydrolysis of a large group of phosphoester substrates at acidic pH. Despite structural conservation in their active sites PAPs appear to display mechanistic versatility. Here, aspects of the catalytic mechanism of two PAPs are investigated using the inhibitors vanadate and fluoride as probes. While the magnitude of their vanadate inhibition constants are similar the two enzymes differ with respect to the mode of inhibition; vanadate interacts in a non-competitive fashion with pig PAP (Ki = 40 µmol L-1) while it inhibits red kidney bean PAP competitively (Ki = 30 µmol L-1). Similarly, fluoride also acts as a competitive inhibitor for red kidney bean PAP, independent of pH, while the inhibition of pig PAP by fluoride is uncompetitive at low pH and non-competitive at higher pH, independent of metal ion composition. Furthermore, while fluoride acts as a slow-binding inhibitor in pig PAP it binds rapidly to the catalytic site of the red kidney bean enzyme. Since vanadate and fluoride are proposed to act as transition state and nucleophile mimics, respectively, the observed differences in inhibition kinetics indicate subtle but distinct variations in the reaction mechanism of these enzymes.