O cobalto fica no centro do anel de corrina da vitamina B12 e das importantes cobalaminas que derivamos dele. Talvez surpreendentemente, apenas duas de nossas enzimas se preocupam em usar esses cofatores dolorosamente construa­dos e meticulosamente canalizados. Por que nossas células se esforçam tanto para obter um pouco da magia do cobalto, e quais propriedades catala­ticas podem torna¡-la tão especial?

Outros metais essenciais incomuns, como molibdaªnio, selaªnio e iodo, são usados ​​de forma semelhante apenas com moderação nas células e, no entanto, mantemos a capacidade de sintetizar completamente todos os derivados aºteis para esses elementos. Para domar o molibdaªnio, construa­mos um cofator de molibdopterina elaborado, enquanto para aproveitar o iodo, montamos a tiroxina. Para incorporar o selaªnio nas poucas selenoprotea­nas que o requerem, a elaborada maquinaria SECIS embaralha o ca³digo de mRNA para atrair um tRNA aºnico, sobre o qual sua carga de cistea­na étransformada em selenocistea­na. Em cada um desses casos, os pesquisadores entendem as propriedades especiais dos metais envolvidos que os tornam indispensa¡veis.

Por exemplo, comparado ao enxofre, o selaªnio éum nuclea³filo melhor que reagira¡ com espanãcies reativas de oxigaªnio mais rapidamente, mas sua falta de cara¡ter de ligação Ï€ significa que ele também pode ser reduzido mais facilmente. Selenoprotea­nas como GPX4 (glutationa peroxidase) são correspondentemente mais resistentes tanto a  superoxidação quanto a  inativação irreversa­vel. Da mesma forma, a exigaªncia ineluta¡vel de molibdaªnio, um composto redox de dois elanãtrons que pode alternar entre os pares redox +4/+5 e +5/+6, reflete várias habilidades não tão comuns. Ele pode realizar reações redox diversas e energeticamente desafiadoras; pode atuar como um sumidouro ou fonte de elanãtrons em baixo potencial redox; e (junto com o tungstaªnio muito mais raro) pode efetivamente transferir a¡tomos de oxigaªnio e enxofre durante reações que ocorrem em baixo potencial.

Uma tentativa nota¡vel de adivinhar o cara¡ter essencial do cobalto foi avana§ada em um comenta¡rio recente na PNAS pelo extraordina¡rio geoqua­mico Michael Russell. Posicionado entre Fe e Ni na tabela peria³dica, Russell observa que "o elemento éparticularmente 'energicamente denso' com elanãtrons emparelhados na a³rbita externa. Sua ocorraªncia como uma liga meta¡lica em serpentinitos com uma valaªncia varia¡vel que se estende de Co + atéCo 4 + , seus vários estados de spin e suas conformações contrastantes o tornam aºnico, com inconta¡veis ​​contribuições a serem feitas para a eletra´nica, cata¡lise e o surgimento da vida . De fato, a cooperação Co-Fe acaba de ser investigada no extremo oposto do espectro redox — a eletrocata¡lise do O 2reação de evolução. As substituições de Co são invia¡veis, como no metabolismo e em algumas cata¡lises de a¡tomos duplos, ou estãoem um futuro um tanto remoto."

Os comenta¡rios de Russell são em resposta a um artigo anterior de He et. al. que demonstraram que a redução hidrotanãrmica de bicarbonato em hidrocarbonetos de cadeia longa (≤24 carbonos) épossí­vel atravanãs do uso de metais ferro e cobalto. Essas descobertas potencialmente explicam tanto a origem abiogaªnica do petra³leo quanto os principais eventos no surgimento da vida. Uma vez que restos de porfirinas e corrinas que são cra­ticas para a vida podem ser encontrados em meio a depa³sitos de petra³leo, uma questãocra­tica se torna: a vida inventou essas molanãculas, ou eles primeiro usaram fac-sa­miles abia³ticos dessas moléculas e são mais tarde desenvolveram a capacidade concomitante de sintetiza¡-las? para eles mesmos?

A resposta a  minha pergunta de Russell foi que, em sua opinia£o, a vida provavelmente inventou a coordenação semelhante a  corrina por meio de um motivo de quatro aminoa¡cidos-pepta­deo glicina-glicina-histidina capaz de aprisionar o a¡tomo de cobalto. Curiosamente, as porfirinas, que abrigam ferro ou cobre em seus centros, e clorinas, que fazem o mesmo com o magnanãsio, devem ser contraa­das em corrinas para ligar o cobalto. Essa especificidade aparentemente ocorre apesar dos raios ata´micos quase idaªnticos (por volta de 125 pm) para a formação elementar conta­gua Fe, Co, Ni, Cu. Na visão de Russell, o cobalto (e outros metais de transição) necessa¡rios no surgimento da vida estavam ativos em depa³sitos do mineral ferrugem verde, também conhecido como fougerita, em fontes hidrotermais alcalinas. O corrinoide de cobalto unido a aglomerados de ferro-enxofre formam o coração das vias primitivas de acetil coenzima-A dos acetogaªnios e dos metana³genos que se encontram na base de nossa a¡rvore evolutiva. Esta protea­na Co(FeS) medeia a ligação ou separação de um grupo metil para ou de mona³xido de carbono ou outra entidade envolvida na biossa­ntese de acetil-CoA.

A forma de vitamina B12 usada pela nossa enzima metilmalonil-CoA mutase localizada nas mitoca´ndrias para a quebra de a¡cidos graxos e aminoa¡cidos éconhecida como adenosilcobalamina (AdoCbl). A outra enzima que utiliza cobalamina, a metionina sintase, atua no citosol e usa um cofator de metilcobalamina em que o grupo adenosil ésubstitua­do por um grupo metil. Plantas terrestres e fungos não sintetizam ou requerem cobalamina, pois não possuem metilmalonil-CoA  mutase e possuem diferentes tipos de metionina sintase que não requerem B12. Quando essas enzimas não estãofuncionando corretamente, suas moléculas precursoras podem, presumivelmente, atingir na­veis elevados, causando problemas como doenças desmielinizantes e anemia perniciosa.

Embora a estabilidade tanãrmica do cobalto e a alta densidade de energia o tornem um componente ideal para os ca¡todos das baterias de la­tio, sua utilidade para a vida vem de suas muitas outras propriedades únicas, algumas descobertas e outras ainda a serem encontradas.