Click here for the English version of this page
Proiect Idei cod CNCSIS 565/2007, Nr. 107/2007 UEFISCSU, Ministerul Educatiei si Cercetarii
SUBSTITUTE DE SANGE PE BAZA DE METALOPROTEINE: STRATEGII PENTRU COMBATEREA STRESULUI OXIDATIV SI A CELUI NITROZATIV
Echipa:
Conf. Dr. Radu Silaghi-Dumitrescu, director proiect
Conf. dr. Monica Ioana Tosa
Lector Dr. Luiza Gaina
Doctoranzi – Augustin Mot, Florina Deac
Rezumat
Sangele folosit in transfuzii ridica probleme de perisabilitate (necesita refrigerare si devine inutilizabil pentru transfuzii dupa circa o luna), disponibilitate (indeosebi in situatii de criza, ca in cazul unor accidente majore, conflicte militare deschise, epidemii), antigenicitate (compatibilitate grupe de sange), contaminare (SIDA, hepatita, sau alti agenti, inclusiv unii inca necunoscuti) sau etica (ex., Martorii lui Iehova). Substitutele de sange sunt preparate chimice sau biochimice folosibile in transfuzii fara dezavantajele mentionate mai sus, si care au ca singur rol suplimentarea capacitatii de transport a oxigenului de catre sange (spre deosebire de rolurile complexe jucate de sange, altele decat tranportul oxigenului: transportul altor molecule, aparare, etc).[1]
Exista in prezent trei clase de substitute de sange. Primele doua clase sunt produse pur sintetice, in timp ce cea de-a treia clasa este semi-sintetica, folosind hemoglobina produsa de organisme vii.[1] Dupa cum vom vedea, cercetarile noastre au ca posibil rezultat definirea unei a patra clase de substitute de sange, semisintetice dar nu bazate pe hemoglobina.
Prima clasa de substitute de sange consta in produsi organici de tip perfluorocarbonat, care, desi nemiscibili cu apa au proprietatea de a dizolva relativ bine oxigenul molecular si de a fi si inerti din punct de vedree biochimic. Unul dintre reprezentantii acestei clase, Perftoran, a fost dezvoltat si aprobat pentru uz uman in Rusia; capacitatea limitata de transport a oxigenului problemele legate de stabilitatea in sistemul circulator si unele efecte secundare cu simptome similare gripei sunt motivele pentru care cercetarea in domeniul produsilor din aceasta clasa este relativ inactiva in prezent, iar Perftoranul nu este aprobat decat pentru folosirea in cazuri extreme, ca de exemplu in situatii de arsuri radioactive severe.[1]
Cea de-a doua clasa de substitute, de asemenea in intregime sintetica, utilizeaza de grupari heminice derivatizate pentru a asigura transportul oxigenului – urmand exemplul natural al hemoglobinei, care foloseste de asemenea o grupare heminica pentru acest scop, formand in mod reversibil o legatura intre Fe(II) si oxigenul molecular. Deoarece aductii hemului de tip Fe(II)-O2 sunt relativ instabili in solutie apoasa (in mediu polar are loc reactia de autooxidare, rezultand Fe(III) si superoxid), iar centrul metalic are o reactivitate intrinseca fata de un numar de molecule si ioni prezenti in vivo, substitutele din clasa a doua utilizeaza de polimeri relativ inerti chimic pentru a derivatiza si astfel proteja porfirina de mediul exterior printr-o matrice hidrofoba la interior si hidrofila la exterior (o filozofie similara celei adoptata de natura in cazul hemoglobinei). Aceasta abordare a aparut in centrul atentiei comunitatii stiintifice abia anul acesta si nu exista date concrete publicate, astfel incat teste clinice nu pot fi intrevazute in viitorul apropiat.
Cea de-a trei clasa de subtitute de sange sunt cele bazate pe hemoglobina, care formeaza principala directie de cercetare in domeniu.[1] In cadrul acestei clase sunt folosite fie hemoglobina umana, extrasa din sange cu termenul de garantie depasit (cu dezavantajul ca aceasta materie prima nu este intotdauna disponibila in catitatile necesare), fie hemoglobina bovina (cu avantajul disponibilitatii in cantitati practic nelimitate). Hemoglobina in stare pura ar fi prima optiune pentru prepararea unui substitut de sange, aceasta proteina fiind in fapt cel mai important ingedient al sangelui. In mod paradoxal insa, hemoglobina, odata eliberata din invelisul protector al celuleor rosii care o transporta in mod normal prin organism, devine o otrava puternica.[1] Actiunea sa toxica se manifesta pe trei coordonate. In primul rand, afinitatea hemoglobinei fata de oxigen este controlata in interiorul celulei rosii de catre molecule-efector ca de exemplu BPG (bis-fosfo-gliceratul); in afara celulei rosii, hemoglobina manifesta o afinitate mult diferita pentru oxigen, ceea ce poate explica o parte din efectele toxice ale acestei proteine in stare libera. Totusi, mult mai nocive sunt acceptate in prezent alte doua coordonate ale toxicitatii hemoglobinei, si anume reactivitatea fata de agentii de stres oxidativ (in primul rand apa oxigenata) si reactivitatea fata de agentii de stres nitrozativ (in primul rand monoxidul de azot).[2] Pentru descoperirea rolului esential al monoxidului de azot (NO) in reglarea sistemului circulator (in calitate de EDRF, endothelium-derived relaxing factor) s-a acordat deceniul trecut un premiu Nobel; NO este produs in peretii vaselor de sange in concentratii foarte mici de catre NO-sintaze (NOS). Forma oxi a hemoglobinei este extrem de reactiva fata de NO, intrucat entitatea Fe(II)-O2 ar un pronuntat caracter Fe(III)-O2- (feric-superoxo), iar reactia dintre superoxid si NO este (asa cum se poate astepta din partea a doi radicali liberi) extrem de rapida, apropiindu-se de limita difuziei.[3] Cata vreme este asezata in interiorul celulei rosii, hemoglobina are contact extrem de limitat cu NO produs in peretii vaselor sanguine; pe de alta parte, hemoglobina libera in solutie se poate apropia mult mai mult de peretii vaselor, sau poate chiar fi extravazata, ajungand mult mai aproape de sursa de NO si consumandu-l cu viteze mult mai mari decat normal. Rezultatul deficitului de NO este o schimbare a tensiunii arteriale, care, necontracarata, poate provoca inclusiv decesul pacientului.[2] Pe de alta parte, centrul heminic al hemoglobinei este reactiv si fata de apa oxigenata (si peroxizi in genral), in special atunci cand datorita proceselor naturale de autooxidare acesta ajunge in starea ferica.[4-9] Produsul reactiei dintre Fe(III) si peroxizi este, in cazul majoritatii hemoproteinelor (sa mentionam ai peroxidazele, catalazele, sau citocromii P450 ca exemple clasice unde aceasta reactie a mai fost studiata in detaliu[5,10,11]), o specie descrisa formal ca Fe(IV) cu un ligand oxo (feril). Forma Fe(IV) a hemoglobinei este produsa in mod constant in sangele nostru, si in mod accentuat in cazuri de stres (fie simplu efort fizic, fie boala), produsii ei unici de degradare fiind detectabili in oricare dintre noi.[9] Feril-hemoglobina este un oxidant extrem de puternic si neselectiv. In conditii normale, in interiorul celulei rosii, reactivitatea fata de peroxizi este limitata prin prezenta unui sistem de antioxidanti destinati a elimina agentii de stres oxidativ (catalaza, peroxidaze non-heminice, ascorbat, glutation, etc).[1] iar hemoglobina este mentinuta in starea feroasa de catre un sistem enzimatic specializat (methemoglobin reductaza).[1,12,13] Pe de alta parte, hemoglobina in stare libera (asa cum ar putea fi folosita ca substitut de sange) este pe de o parte privata de sistemul antioxidant din interiorul celulei rosii, iar pe de alta parte este filtrata cu mai mare usurinta din sitemul circulator, acumulandu-se spre exemplu la nivelul rinichilor, unde provoaca blocaje tocmai datorita reactivitatii peroxidazice; mai precis, la nivelul rinichilor pH-ul este relativ acid (ceea ce favorizeaza reactia de autooxidare a hemoglobinei cu producere de Fe(III), mareste viteza de reactie a Fe(III)-hemoglobinei cu peroxizii, si mareste potentialul redox al feril-hemoglobinei) si exista conditii mai sarace in oxigen, ceea ce mareste numarul de centri de Fe disponibili pentru reactii peroxidazice si creeaza conditii de stres oxidativ. Unul dintre rezultatele acestor reactii relativ nonspecifice este oxidarea lipidelor din mebranele celulare; printre produsii acestor reactii se numara si compusi de tipul prostaglandinelor care, printr-o nefericita coincidenta, sunt molecule semnal extrem de eficiente folosite in conditii normale de organism pentru a controla tensiunea in vasele de sange. Rezultatul producerii masive de astfel de prostaglandine la nivelul rinichilor este un blocaj renal, care in cazurile cele mai nefericite are ca rezultat decesul.[4-9] La aceste probleme se mai adauga una de natura pur fizica: hemoglobina este un tetramer in care monomerii sunt legati prin legaturi necovalente; daca in interiorul celulei rosii integritatea acestui tertramer este asigurata prin concentratia mare hemoglobinei (cu trei ordine de marime peste constanta de disociere), situatia se schimba in afara celulei rosii, unde concentratia acestei proteine va fi mai mica; odata disociata, hemoglobina este eliminata mai repede din sistemul circulator.
Prin urmare, hemoglobina nu este utilizabila ca atare, in stare pura, ca substitut de sange, decat in conditiile in care reactivitatea ei ar putea fi controlata/redusa.[1] Aceasta modificare s-a facut pana in prezent pe cinci cai, la carese mai pot adauga doua variante inca neaplicate. O prima abordare a fost formarea de legaturi covalente intre subunitatile hemoglobinei, pentru a evita disocierea tetramerului. Asa cum este de asteptat prin prisma celor expuse mai sus (dar insuficient cunoscute la acea data), produsele de acest tip si-au mentinut toxicitatea in testele clinice, unul dintre cele mai clare exemple in acest sens fiind DBBF, un produs in care legarea subunitatilor s-a facut cu un derivat de aspirina.[1,12] O a doua abordare pentru reducerea toxicitatii a fost polimerizarea (reticularea) hemoglobinei, astfel incat sa se creeze particule de dimensiuni mult mai mari, care (1) sa nu fie eliminate din sistemul circulator atat de repede ca hemoglobina tetramerica nemodificata, si (2) sa evite un contact direct si omogen cu peretii vaselor de sange, reducand astfel reactivitatea fata de NO. Un astfel de produs este in prezent aprobat pentru cazuri speciale de chirurgie in Africa de Sud. Acesta din urma are si o alta caracteristica, si anume faptul ca in procesul de preparare hemoglobina (de origine bovina in acest caz) nu este complet purificata, fiind prezente ca ‘impuritati’ si enzime din sistemul antioxidant al celulei rosii bovine, ceea ce are ca rezultat limitarea reactivitatii de tip peroxidazic. Hemoglobina bovina mai prezinta si un alt avantaj fata de cea umana: in stare pura are o afinitate fata de oxigen similara cu cea a celulei rosii umane.[1] O a treia abordare pentru reducerea toxicitatii hemoglobinei implica derivatizarea suprafetei proteinei cu molecule polimerice, avand ca rezultat o crestere aparenta a masei moleculare, cu beneficiile in ce priveste stresul oxidativ si cel nitrozativ enuntate mai sus pentru cazul reticularii. Polimerul care pare sa se fi bucurat de cel mai mult succes in acest sens este polietilenglicolul, dar au fost folosite si poli sau oligoglucide.[1] O a patra abordare ar fi modificarea genetica a hemoglobinei umane (ceea ce necesita folosirea de tehnici de exprimare a acestei proteine in organisme inferioare, spre deosebire de celelate cazuri unde hemoglobina era izolata ca atare direct din sange). Au fost identificate astfel modalitati de modficare a hemoglobinei fata de monoxidul de azot, prin modificare unor aminoacizi din proximitatea situsului de legare a oxigenului in hemoglobina; pana in prezent nu sunt cunoscute exemple unde modificare rationala a hemoglobinei pentru a-i reduce reactivitatea fata de peroxizi a fost folosita in scopul producerii de substitute de sange.[2] In final, cea de-a cincea modalitate de reducere a reactivitatii hemoglonei consta in incapsularea ei in lipozomi sau vezicule, eventual urmata de polimerizare directionata pentru crearea de capsule sferice similare unei celule rosii. Dezavantajul lipozomilor este stabilitatea redusa comparativ cu cea a unei membrane celulare bona fide (naturale).
O a sasea varianta de reducere a reactivitatii hemoglobinei ar implica suplimentarea preparatului de hemoglobina cu molecule mici cu efect antioxidant (ca de exemplu ascorbatul sau seleniu). Aceasta varianta a fost propusa dar inca nu a fost folosita in teste clinice.[1]
O a saptea varianta posibila, pe care o propunem noi in cadrul proiectului, ar fi captarea hemoglobinei in matrici tridimensionale biocompatibile si relativ stabile din punct de vedere biochimic, generandu-se particule de dimensiuni apropiate de cele ale unei celule rosii dar care au ca avantaj, spre deosebire de variantele analizate mai sus, absenta modificarulor chimice la suprafata hemoglobinei si prin urmare conservarea proprietatilor native ale hemoglobinei in ce priveste legarea reversibila a oxigenului. Nu este de neglijat faptul ca un produs ca DBBF, emblematic pentru variantele esuate de substitute de sange, are in urma derivatizarii chimice o viteza sporita de autooxidare, ceea ce implica o concentratie sporita a formei ferice in vivo si prin urmare un factor cresut de stres oxidativ.[1,12]
Vom adauga la cele trei clase de substitute de sange o a patra, definita cu aceasta ocazie, si care contine ca ingredient activ o proteina specializata in tarnsportul oxigenului molecular, dar alta decat hemoglobina si in fapt cu o natura complet diferita. Ne referim la hemeritrina, care transporta O2 cu ajutorul unui centru bimetalic, Fe(II)-Fe(II).[14,15] Unul dintre avantajele deosebite ale hemeritrinei este faptul ca ligandul oxigenic este transportat sub forma unei entitati Fe(III)-Fe(III)-hidroperoxo, ceea ce implica (1) reactivitate redusa fata de NO (reactivitate care oglindeste caracterul peroxidic al hemeritrinei, fara electroni neimperecheati la oxigen, comparativ cu caracterul superoxidic al hemoglobinei), si (2) reactivitate redusa fata de peroxizi. Din aceeasi clasa cu hemeritrina fac parte si alte doua enzime remarcabile cu fier non-heminic: rubreritrina, o peroxidaza cu afinitate foarte mare pentru peroxid (cca 6 ordine de marime, comparativ cu catalaza din sange)[16] si superoxid reductaza[17,18], o enzima specializata in eliminarea reductiva a superoxidului. Se poate asadar concepe o varianta de substitut de sange pe baza proteica (hemeritrina, eventual cu urme de rubreritrina si superoxid reductaza sau superoxid dismutaza) dar care nu contine hemoglobina sau alti centri heminici si prezinta o reactivitate extrem de redusa fata de agentii de stres oxidativ si nitrozativ, ceea ce ar constitui o premiera stiintifica.
Cel mai recent efort concertat catre propunerea unui substitut viabil de sange a fost proiectul EUROBLOODSUBSTITUTES al FP6 (www.eurobloodsusbtitutes.com), in cadrul caruia au fost acoperite toate aspectele posibile ale unui astfel de produs – de la detalii ale mecanismelor chimice la aspecte sociale si etice sau la teste in vivo. Perioada de finantare a acestui proiect s-a incheiat in 2007. Ca rezultate, proiectul european a fost primul care a demonstrat viabilitatea folosirii metodelor genetice in acest domeniu, si a demonstrat relevanta testelor pentru activitatea oxidativa si reactivitatea fata de NO pentru un susbtitut de sange. De asemenea, proiectul a identificat o platforma de competenta multidisciplinara, care poate asigura colaborarea dincolo de limitele temporale ale FP6. Proiectul nostru de cercetare profita de implicarea directa a directorului (Silaghi-Dumitrescu) in initiativa EUROBLOODUBSTITUTES la University of Essex, si are ca ipoteza de lucru ideea ca principalele cerinte pentru a diminua toxicitatea actualilor produsi sunt diminuarea reactivitatii cu speciile implicate in stresul oxidativ si in cel nitrozativ, si asigurarea unei mase moleculare aparente mari, care sa impiedice extravazarea moleculelor de substitut in afara sistemului circulator, unde ar declansa raspunsuri inflamatorii cu rezultate dezastruoase. Experimentele propuse in proiectul nostru se inscriu prin urmare pe doua directii: (1) studiul reactivitatii hemolobinei si potentialelor substitute de sange cu agentii de stres oxidativ si nitrozativ (peroxizi, monoxid de azot), si (2) noi tehnici/filozofii de preparare a substitutelor de sange care sa tina cont de datele acumulate in cadrul directiei (1) si care sa aiba in vedere posibilitatea utilizarii altor proteine decat hemoglobina. Finantarea proiectului a inceput in toamna anului 2007.
Referinte:
1. A. I. Alayash, Nat Rev Drug Discov, 2004, 3, 152-9.
2. D. H. Doherty, M. P. Doyle, S. R. Curry, R. J. Vali, T. J. Fattor, J. S. Olson, D. D. Lemon, Nat. Biotechnol., 1998, 16, 672-676.
3. R. Silaghi-Dumitrescu, J. Mol. Struct. THEOCHEM, 2005, 722, 233-237.
4. R. Silaghi-Dumitrescu, B. J. Reeder, P. Nicholls, C. E. Cooper, M. T. Wilson, Biochem J, 2007, 403, 391-5.
5. R. Silaghi-Dumitrescu, J. Biol. Inorg. Chem., 2004, 9, 471-476.
6. D. A. Svistunenko, B. J. Reeder, M. M. Wankasi, R. L. Silaghi-Dumitrescu, C. E. Cooper, S. Rinaldo, F. Cutruzzola, M. T. Wilson, Dalton Trans, 2007, 840-50.
7. C. E. Cooper, M. Jurd, P. Nicholls, M. M. Wankasi, D. A. Svistunenko, B. J. Reeder, M. T. Wilson, Dalton Trans., 2005, 3483-3488.
8. N. B. Vollaard, B. J. Reeder, J. P. Shearman, P. Menu, M. T. Wilson, C. E. Cooper, Free Radic Biol Med, 2005, 39, 1216-28.
9. B. J. Reeder, M. A. Sharpe, A. D. Kay, M. Kerr, K. Moore, M. T. Wilson, Biochem. Soc. Trans., 2002, 30, 745-748.
10. R. Silaghi-Dumitrescu, C. E. Cooper, Dalton Trans., 2005, 3477-3482.
11. M. T. Green, J. H. Dawson, H. B. Gray, Science, 2004, 304, 1653-6.
12. J. Dunne, A. Caron, P. Menu, A. I. Alayash, P. W. Buehler, M. T. Wilson, R. Silaghi-Dumitrescu, B. Faivre, C. E. Cooper, Biochem J, 2006, 399, 513-24.
13. A. I. Alayash, Free Rad. Biol. Med., 1994, 16, 137-138.
14. D. M. Kurtz, Jr., Essays in Biochemistry, 1999, 55-80.
15. C. E. Isaza, R. Silaghi-Dumitrescu, R. B. Iyer, D. M. Kurtz, Jr., M. K. Chan, Biochemistry, 2006, 45, 9023-31.
16. R. Iyer, R. Silaghi-Dumitrescu, W. N. Lanzilotta, D. M. Kurtz, Jr., J. Biol. Inorg. Chem., 2005, 10, 407-416.
17. R. Silaghi-Dumitrescu, I. Silaghi-Dumitrescu, E. D. Coulter, D. M. Kurtz, Jr., Inorg. Chem., 2003, 42, 446-456.
18. D. M. Kurtz, Jr., Acc Chem Res, 2004, 37, 902-8.
Obiective
Prezentul proiect are ca ipoteza de lucru ideea ca principalele cerinte pentru a diminua toxicitatea actualilor produsi sunt diminuarea reactivitatii cu speciile implicate in stresul oxidativ si in cel nitrozativ, si asigurarea unei mase moleculare aparente mari, care sa impiedice extravazarea moleculelor de substitut in afara sistemului circulator, unde ar declansa raspunsuri inflamatorii cu rezultate dezastruoase. Experimentele propuse in proiect se inscriu prin urmare pe doua directii: (1) studiul reactivitatii hemolobinei si potentialelor substitute de sange cu agentii de stres oxidativ si nitrozativ (peroxizi, monoxid de azot), si (2) noi tehnici/filozofii de preparare a substitutelor de sange care sa tina cont de datele acumulate in cadrul directiei (1) si care sa aiba in vedere posibilitatea utilizarii altor proteine decat hemoglobina.
In privinta studiului reactivitatii hemoglobinei fata de agentii de stres oxidativ si nitrozativ, se va incerca definirea unui set minimal (ca numar dar si ca tehnologie implicata) si neredundant de metode de testare a unor astfel de reactivitati in preparate candidate la functia de substitute de sange, urmarindu-se in fiecare caz identificarea sau elucidarea mecanismelor reactiilor studiate. Un astfel de set de teste nu este disponibil in prezent, dar ar fi benefic pentru testarea in conditii standard oricarui potential substitut de sange; dupa cum s-a aratat mai sus, existenta unor astfel de teste ar fi putut, si cu siguranta mai poate inca, duce la salvarea de vieti in cadrul testelor clinice. De asemenea, se va studia sistematic efectul agentilor antioxidanti asupra acestor activitati. In urma studiilor in vitro, se vor determina concentratiile optime ale antioxidantilor studiati care pot reduce la nivele non-detectabile efectele stresului oxidativ/nitrozativ asupra unui substitut de sange. In fine, tot in ceea ce priveste reactivitatea fata de stresul oxidativ/nitrozativ, se va urmari aplicarea testelor standard nou-definite si compararea solutiilor clasice, bazate pe hemoglobina, cu cele nou-propuse in cadrul prezentului proiect, bazate pe proteine non-heminice.
In privinta prepararii de noi substitute de sange sau a aplicarii de noi metode in acest sens, se disting patru obiective. Primul va fi generarea unei noi clase de substitute de sange, bazata pe proteine non-heminice. Al doilea va fi identificarea de tehnici noi pentru incapsularea hemoglobinei si/sau hemeritrinei, folosind materiale biocompatibile, astfel incat sa fie minimazate modificarile asupra proprietatilor de legare a oxigenului. Al treilea va fi elaborarea de formulari continand antioxidanti, asa cum s-a arata mai sus. Al patrulea va fi identificarea si executarea, daca este cazul, de posibile modificari genetice si sau chimice avand ca efect crestera stabilitatii si/sau reducerea reactivitatii fata de agentii de stres oxidativ/nitrozativ.
Ne propunem ca rezultatele cercetarilor propuse aici sa fie publicate intr-un minimum de 6 lucrari ISI. Procedeele noi si care au rezultate utile in ce priveste prepararea substitutelor de sange vor fi patentate acolo unde datele nepublicate deja o permit. Se va genera de asemena o pagina de internet a proiectului, structurata pe mai multe nivele astfel incat sa furnizeze detalii stiintifice dar sa si popularizeze tema de cercetare in randurile non-specialistilor.
Rezultate
Folosindu-se derivatizarea chimica, supraexprimarea proteinelor recombinante si mutageneza directionata la sit, au fost realizate noi preparate cu proprietati utile ca substitute de sange, pe baza de hemoglobina si de alte proteine. Reactivitatea acestor preparate (si a sistemelor inrudite) cu agenti de stress oxidativ si nitrozativ a fost studiata, cu accent pe intelegerea mecanismelor la nivel atomic si a formularii de modalitati de contractarare a acestor forme de reactivitate. S-au pus la punct teste standard, non-redundante, care cuantifica performanta si posibila toxicitate a acestor preparate. O parte din rezultate sunt publicate dupa cum se vede mai jos, iar al;tele sunt in curs de pregatire. In prezent proiectul se afla in faza in care se executa experimente finale, pentru a confirma faptul ca intr-adevar s-au atins toate obiectivele.
Implicarea tinerilor cercetatori:
Un numar de 7 articole deja publicate au beneficiat de contributia celor doi doctoranzi angajati in proiect, in timp ce majoritatea rezultatelor obtinute de ei nu sunt inca publicate. Este de remarcat si faptul ca pe langa aceasta, in proiect au fost antrenati studenti de nivel licenta (10 lucrari). Aceste date ilustreaza masura in care proiectul a are si o latura instructive, care a decurs in mod multumitor.
Articole publicate cu finantare completa sau partiala din acest grant:
1. Silaghi-Dumitrescu, Radu; Uta, Matei-Maria; Makarov, Sergei. Nitrite linkage isomerism in hemes and related complexes: modulation by metal, oxidation state, macrocycle, and medium polarity Revue Roumaine de Chimie, 2010, in press.
2. Silaghi-Dumitrescu, Radu; Makarov, Sergei. A computational analysis of electromerism in hemoprotein Fe(I) models Journal of Biological Inorganic Chemistry, 2010, in press
3. Silaghi-Dumitrescu, Radu. A Density Functional Investigation of Hydrogen Peroxide Activation by High-Valent Heme Centers: Implications for the Catalase Catalytic Cycle Journal of Porphyrins and Phthalocyanines, 2010, in press.
4. Silaghi-Dumitrescu, Radu. Computational description of peptide architectures based on hydrogen bonds Studia Universitatis Babes-Bolyai, Chemia 2010, in press.
5. Kis, Zoltan; Makarov, Sergei V; Silaghi-Dumitrescu, Radu. Computational investigations on the electronic structure and reactivity of thiourea dioxide: sulfoxylate formation, tautomerism, dioxygen liberation Journal of Sulphur Chemistry, 2010, 31(1), 27-39.
6. Silaghi-Dumitrescu, Radu; Makarov, Sergei V., Hydrocarbon oxygenation by metal-nitrite adducts: a theoretical comparison with ferryl-based oxygenation agents European Journal of Inorganic Chemistry, 2010, 39(6):1464-6.
7. Mot, Augustin; Kis, Zoltan; Svistunenko, Dimitri A.; Damian, Grigore; Makarov, Sergei V.; Silaghi-Dumitrescu, Radu. Silaghi-Dumitrescu, Radu. ‘Super-reduced’ iron under physiologically-relevant conditions Dalton Transactions, 2010, 39(6):1464-6.
8. Deac, Florina-Violeta; Todea, Anamaria; Bolfa, Ana Maria; Podea, Paula; Petrar, Petronela; Silaghi-Dumitrescu, Radu. Ascorbate binding to globins Romanian Journal of Biochemistry, 2009, 46(2), 115–121.
9. Mot, Augustin Catalin; Damian, Grigore; Sarbu, Costel; Silaghi-Dumitrescu, Radu, Redox reactivity in propolis: direct detection of free radicals in basic medium and interaction with hemoglobin Redox Report, 2009, 14(6), 267-74.
10. Arkosi, Mariann-Kinga; Deac, Florina;Silaghi-Dumitrescu, Radu. Silaghi-Dumitrescu, Radu. Hemoglobin peroxidase activity: interaction with hydroquinone and anthracene Metal Elements in Environment, Medicine and Biology Tome IX, Radu Silaghi-Dumitrescu, Gabriela Garban, Eds., 2009, Cluj University Press, Cluj-Napoca, Romania, pp 99-110.
11. Mot, Augustin; Roman, Alina; Silaghi-Dumitrescu, Radu. Blood substitutes: can we do without hemoglobin? Metal Elements in Environment, Medicine and Biology Tome IX Radu Silaghi-Dumitrescu, Gabriela Garban, Eds., 2009, Cluj University Press, Cluj-Napoca, Romania, pp 122-125.
12. Taciuc, Vicentiu; Bischin, Cristina; Silaghi-Dumitrescu, Radu., A novel mechanism for platinum-based drugs: cisplatin and related compounds as pro-oxidants in blood Metal Elements in Environment, Medicine and Biology Tome IX, Radu Silaghi-Dumitrescu, Gabriela Garban, Eds., 2009, Cluj University Press, Cluj-Napoca, Romania, pp 130-134.
13. Deac, Florina; Todea, Anamaria; Silaghi-Dumitrescu, Radu., Glutaraldehyde derivatization of hemoglobin: a potential blood substitute Metal Elements in Environment, Medicine and Biology Tome IX, Radu Silaghi-Dumitrescu, Gabriela Garban, Eds., 2009, Cluj University Press, Cluj-Napoca, Romania, pp 165-173.
14. Silaghi-Dumitrescu, Radu; Bischin, Cristina; Deac, Florina; Kis, Zoltan; Mot, Augustin; Makarov, Sergei V., Unusual metal oxidation states in metalloproteins and related complexes: from degenerate orbitals to apoptosis Metal Elements in Environment, Medicine and Biology Tome IX, Radu Silaghi-Dumitrescu, Gabriela Garban, Eds., 2009, Cluj University Press, Cluj-Napoca, Romania, pp 174-182.
15. Silaghi-Dumitrescu, Radu., Superoxide interaction with nickel and iron superoxide dismutases Journal of Molecular Graphics and Modelling 2009, 28(2), 156-61.
16. Silaghi-Dumitrescu, Radu; Deac, Florina., The redox reactivity of globins: the chicken and egg paradox Metal Elements in Environment, Medicine and Biology Tome VIII, Corneliu Davidescu, Gabriela Garban, Iosif Gergen, Simona Dragan, Nicolae Vaszilcsin, Adina Avacovici, Eds., 2008, Eurobit Publishing House, Timisoara, Romania, pp 271-276.
17. Kis, Zoltan; Silaghi-Dumitrescu, Radu., The Electronic Structure of Biologically Relevant Fe(0) Systems International Journal of Quantum Chemistry 2010, in press.
18. Makarov,Sergei V.; Salnikov Denis S.; Pogorelova, Anna S.; Kis, Zoltan; Silaghi-Dumitrescu, Radu., A new route to carbon monoxide adducts of heme proteins Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 2008, 12, 1096-1099.
19. Silaghi-Dumitrescu, Radu. Halide activation by heme peroxidases: theoretical predictions on putative adducts of halides with Compound I European Journal of Inorganic Chemistry, 2008, 5404-5407.
20. Silaghi-Dumitrescu, Radu. An alternative mechanism for catalase activity Studia Universitatis Babes-Bolyai, Chemia 2007, (4), 127-130.
21. Silaghi-Dumitrescu, Radu. Bonding in biologically-relevant high-valent iron centers International Journal of Chemical Modeling 2008, 1 (4).
22. Silaghi-Dumitrescu, Radu. Nitric oxide and nitrite reduction by metalloenzymes Revue Roumaine de Chimie, 2009, 54(6), 513–522.
23. Reeder, Brandon J.; Grey, Marie; Silaghi-Dumitrescu, Radu; Svistunenko, Dimitri A.; Bülow, L; Cooper, Chris E.; Wilson, Michael T. Tyrosine residues as redox cofactors in human hemoglobin: implications for engineering non toxic blood substitutes Journal of Biological Chemistry, 2008, 283, (45), 30780-30787.
24. Silaghi-Dumitrescu, Radu. The ferric-oxo moiety in porphyrin complexes – a ferryl in disguise? Macroheterocycles, 2008, 1, 79-81.
25. Silaghi-Dumitrescu, Radu; Uta, Matei-Maria. Nitrite linkage isomerism in bioinorganic chemistry – a case for mechanistic promiscuity Studia Universitatis Babes-Bolyai, Chemia 2008, (2), 61-65.
26. Cooper, Chris E.; Silaghi-Dumitrescu, Radu; Rukengwa, Martine; Alayash, Abdu I.; Buehler, Paul W. Peroxidase-activity of hemoglobin towards ascorbate and urate: a synergistic protective strategy against toxicity of hemoglobin-based oxygen carriers (HBOC) Biochimica Biophysica Acta, 2008, 1784, 1415–1420.
27. Silaghi-Dumitrescu, Radu. The “push” effect of the thiolate axial ligand in superoxide reductase: a density functional study Revue Roumaine de Chimie, 2008, 53(12), 1149–1156.
28. Hillmann F, Riebe O, Fischer RJ, Mot Augustin, Caranto JD, Kurtz DM Jr, Bahl H, Reductive dioxygen scavenging by flavo-diiron proteins of Clostridium acetobutylicum FEBS Lett. 2009, 583(1), 241-5.
Links:
Local:
The Biochemistry group at the Chemistry Department, UBB
Relevant Romanian institutions:
Romanian chemistry/biochemistry journals
Studia Universitatis Babes-Bolyai
Proceedings of the Romanian Academy