O efeito do alumínio no crescimento e na actividade de (Na+/K+)ATPase da Escherichia coli

• Autor(a) principal: Moraes, Patrícia
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/764
• topic: Biologia molecular; Alumínio; Enzimas; Membranas plasmáticas

A toxicidade do alumínio está bem documentada em situações de exposição massiva ou prolongada. O alumínio é ubíquo no nosso ambiente e em condições acídicas a sua biodisponibilidade aumenta. O mecanismo de acção tóxica do alumínio continua por esclarecer. In vivo e in vitro o efeito inibitório do alumínio na (Na+/K+)ATPase dos mamíferos mantém as suas características principais, e parece envolver a redução do grau de oligomerização da enzima. A (Na+/K+)ATPase é uma proteína integrante da membrana plasmática que hidrolisa ATP e medeia o transporte activo de Na+ e K+ através da membrana celular de todos os eucariontes. Esta enzima também está presente na membrana interna da Escherichia coli (E. coli), uma bactéria Gram negativa, que se encontra no intestino grosso dos animais de sangue quente. Visto que a (Na+/K+)ATPase de diferentes espécies exibe sensibilidades distintas a alumínio, é imperativo descobrir qual a base molecular da susceptibilidade desta enzima a alumínio. O principal objectivo deste trabalho consistiu em determinar se o alumínio inibe ou não a (Na+/K+)ATPase da E. coli, pois a composição lipídica da sua membrana interna é diferente da da membrana plasmática das células de mamífero. Por exemplo, não há nem esteróis nem esteróides na membrana interna de E. coli, sendo a fluidez de membrana assegurada pela presença de ácidos gordos mais insaturados e de cadeia mais curta. A toxicidade de alumínio para a E. coli (estirpe JM 109) foi estudada em meio líquido de crescimento Boillon – Miller (pH 7,0) durante a fase estacionária a 37ºC. A adição de AlCl3, na gama de concentrações milimolares, reduziu drasticamente a capacidade de sobrevivência das células de E. coli (reflectida pela redução de UFC*mL-1 ao longo do tempo). A actividade de (Na+/K+)ATPase de esferoplastos preparados a partir de células de E. coli previamente expostas a AlCl3 9,5*10-3 M permaneceu idêntica à medida em condições controlo (esferoplastos preparados a partir de células de E. coli não expostas a AlCl3). Além do mais, não se observou inibição da (Na+/K+)ATPase induzida por alumínio quando se adicionou, directamente ao meio de reacção, AlCl3 (concentração final até 1,0*10-3 M). Em conclusão, a (Na+/K+)ATPase de E. coli não parece ser sensível a alumínio, apesar do alumínio ser tóxico para E. coli. ABSTRACT: Aluminium toxicity has been recognized in many situations where exposure is heavy or prolonged. Aluminium is ubiquitous in our environment and its bioavailability is increased under acidic conditions. The mechanism of toxic action of aluminium continues to remain poorly understood. The in vivo and in vitro inhibitory effect of aluminium on mammalian (Na+/K+)ATPase share the same main characteristics, which seems to involve the reduction of the degree of oligomerization of the enzyme. The (Na+/K+)ATPase is an integral membrane protein that hydrolyses ATP and mediates the active transport of Na+ and K+ across the plasma membrane of all eukaryotic cells. This enzyme is also present in the inner membrane of Escherichia coli (E. coli), a Gram negative bacterium that is commonly found in the lower intestine of warm-blooded animals. Given that differences on the sensitivity of the (Na+/K+)ATPase to aluminium exposure among species have been shown, it is imperative to figure out the molecular basis of the enzyme susceptibility to aluminium. The aim of this work is to investigate whether aluminium also inhibits the (Na+/K+)ATPase of E. coli, since the lipidic composition of its inner membrane differs from the plasma membrane of mammalian cell. For instance, there are no sterols or steroids in the inner membrane of E. coli, where membrane fluidity tends to be maintained by fatty acids with shorter chains and more unsaturated fatty acids. In Boillon – Miller growth liquid medium (pH 7.0) the toxicity of aluminium to E. coli (strain JM 109) has been studied during the stationary phase at 37ºC. Addition of AlCl3, in the millimolar range, drastically reduced the survival ability of E. coli (as reflected in the reduction of CFU*mL-1 over time). The (Na+/K+)ATPase activity of spheroplast prepared from E. coli cells previously exposed to 9.5*10-3 M AlCl3 remained identical to the measured in control conditions (spheroplast prepared from E. coli cells not exposed to AlCl3). Moreover, no aluminium-induced inhibition of the (Na+/K+)ATPase was observed when AlCl3 (final concentration up to 1.0*10-3 M) was added directly to the reaction medium. In conclusion, the (Na+/K+)ATPase of E. coli does not seem to be sensitive to aluminium, besides aluminium being toxic to E. coli.