Sistema montmorillonita-RNA: Efeito do íon interlamelar

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Oliveira, L.H. (UFPB) ; Trigueiro, P. (UFPI) ; Jaber, M. (UNIVERSIDADE SORBONNE) ; Fonseca, M.G. (UFPB)

Resumo

Este estudo investiga os tipos de interações de um modelo de ácido ribonucleico e a superfície de uma montmorillonita sódica modificada com cátions de cálcio, magnésio e estrôncio. Os resultados mostram que a formação do complexo RNA-argila é dependente do pH da reação e que a molécula de RNA foi intercalada no espaçamento interlamelar das argilas, talvez por interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio. A presença de diferentes cátions influencia fortemente na quantidade de moléculas orgânicas adsorvidas. Estas conclusões indicaram que os cátions metálicos participaram diretamente da formação de pontes entre as cargas negativas na superfície mineral e os grupos fosfato do biopolímero.

Palavras chaves

montmorillonita; RNA; química prebiótica

Introdução

Os ácidos ribonucleicos (RNA) são macromoléculas poliméricas que podem ter desempenhado funções específicas necessárias para a biologia emergir da química, sendo essa ideia empregada ao termo “mundo RNA” (HIGGS; LEHMAN, 2015; LAZCANO, 2018). A interação dessas biomoléculas com a superfície de argilominerais pode ajudar na compreensão de mecanismos bioquímicos desses compostos no ecossistema do solo e seu papel na química prebiótica (HASHIZUME, 2015). De fato, argilominerais tais como a montmorillonita, podem ter atuado como “hospedeiros” dessas moléculas assim como catalisador da oligomerização dos seus constituinte (HUANG; FERRIS, 2006). Apesar dos vários trabalhos que estudam a interação de componentes dessa biomolécula com montmorillonita terem sido reportados (FEUILLIE et al., 2013; PEDREIRA- SEGADE et al., 2018; HAO et al., 2019) no entanto, a estrutura e a conformação do RNA interagindo com montmorillonita permanece incerta. Assim, o presente trabalho propões estudar o comportamento de adsorção de uma molécula modelo do ácido ribonucleico, na superfície de um argilomineral, e os possíveis mecanismos de interação do híbrido orgânico-inorgânico, avaliando a influência da presença de cátions prebióticos e a variação do pH do sistema.

Material e métodos

A montmorillonita sódica sintética (MtNa) usada nesse trabalho foi fornecida pela Universidade Sorbonne, Paris-França. Na reação de troca iônica, conforme a literatura (LEPOITEVIN et al., 2014), a MtNa foi dispersa em soluções de CaCl2.H2O, MgCl2.H2O e Sr(NO3)2 na concentração de 1mol L-1 por 24 h sob agitação magnética a 25 °C, sendo lavados com água destilada e submetidos a reação de troca iônica por mais duas vezes nas respectivas soluções salinas. Em seguida os sólidos foram novamente lavados, secos a 50 °C e nomeados MtCa, MtMg e MtSr. Na interação Mt-RNA, as argilas foram dispersas em água destilada em concentração de 1,25 mg mL-1 por 4 h sob agitação magnética a 25 °C. Logo após, foi adicionado a solução de RNA em concentração 1 mg mL-1. A reação ocorreu em pH 3. O sistema permaneceu sob agitação por 16 h. As amostras resultantes foram lavadas com água destilada, secas a 50 °C por 24 h e nomeadas de MtNa-RNA, MtCa-RNA, MtMg-RNA e MtSr- RNA. Os sólidos foram analisados por difração de raios X usando difratômetro modelo XRD-6000 Shimadzu equipado com fonte de radicação CuKα, operando a 40 kV e 30 mA com varreduras no intervalo entre 3 e 80°. Os espectros de infravermelho das amostras em pastilhas de KBr, foram obtidos usando espectrômetro Shimadzu (PRESTIGE-21 model) na região de 4000–400 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e 30 scans de acumulação. Os espectros de RMN do 13C e 27Al foram obtidos em espectrômetro Bruker Avance III equipado com sonda H-X MAS de 4 mm, operando a frequência de 500,17 MHz (1H), 125,77 MHz (13C) e 130,33 MHZ (27Al). A análise termogravimétrica foi determinada em um equipamento TA Instruments modelo SDT600. A taxa de aquecimento usada foi de 10 °C min-1 até uma temperatura de 1000 °C em atmosfera de N2 e utilizando cadinho de alumina.

Resultado e discussão

Os resultados de difração de raios X dos sólidos iniciais mostram padrões de difração similares com valores da distância interlamelar em acordo com a literatura para montmorillonita com cada cátion na região interlamelar (TRIGUEIRO et al., 2018; CHANG et al., 2018; CAVALCANTE et al., 2016; CASES et al., 1997). Os difratogramas dos híbridos Mt-RNA sugeriram dependência do pH da reação para a ocorrência da interação onde observa-se deslocamento do pico principal indicando a intercalação da biomolécula. Esse fato pode estar associado a protonação das bases nitrogenadas presentes no RNA no pH utilizado, havendo atração eletrostática entre os grupos protonados positivos e as lamelas com cargas negativas (JELAVIĆ et al., 2017). Esse comportamento foi similar ao obtido em outros estudos da adsorção do RNA (GREAVES; WILSON, 1969) e seus componentes em montmorillonita (HASHIZUME et al., 2010;FEUILLIE et al., 2013). Nos espectros de infravermelho dos materiais observa-se bandas características da estrutura dos argilominerais em acordo com a literatura (BIZOVSKÁ et al., 2018). Após a reação com a biomolécula, observa-se bandas em todos os espectros em 1693 cm-1 atribuída ao estiramento C=O presentes no ácido nucléico (MARTY et al., 2009). O estiramento assimétrico associado ao grupo PO2- no RNA foi observado em 1227 cm-1 (BENEDETTI et al., 1997). Nos espectros de RMN de 27Al das argilas e dos híbridos apresentaram mesmos deslocamentos químicos relacionados ao alumínio nas folhas octaédricas e tetraédricas (CADARS et al., 2012). A análise termogravimétrica indicou após o contato com a biomolécula, novo evento de perda de massa em 200-460 °C atribuído a saída de matéria orgânica associada ao RNA incorporado nas montmorillonitas em relação as matrizes de partida (JABER et al., 2014).

Difratogramas de raios X das montmorillonitas monoiônicas (a) e híbridos Mt/RNA em pH 3 (b)

Conclusões

Neste estudo foi investigada a interação de uma molécula de RNA com montmorillonitas sintéticas com diferentes cátions na sua região interlamelar em pH 3. Resultados de raios X sugeriram a efetividade do processo de troca iônica na montmorillonita. Para a interação Mt-RNA os difratogramas mostraram aumento na distância interlamelar para todas as montmorillonitas, o que indica possível intercalação da biomolécula.

Agradecimentos

À CAPES, AO CNPq, PPGQ/CCEN/UFPB

Referências

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