Algunas proteínas no se desdoblan, o sólo se desdoblan parcialmente, debido a agentes caotrópicos como los iones de guanidinio y la urea. ¿Cuáles son las razones de esto?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
Agentes caotrópicos aumentar la solubilidad de las sustancias no polares en en el agua. En consecuencia, su eficacia como agentes desnaturalizadores se debe a su capacidad para interrumpir las interacciones hidrofóbicas. de su capacidad para interrumpir las interacciones hidrofóbicas, aunque el Aunque la forma en que lo hacen no se conoce bien. Por el contrario, las sustancias que estabilizan las proteínas refuerzan las fuerzas hidrofóbicas, aumentando así la tendencia del agua a expulsar las proteínas. Esto explica Esto explica la correlación entre la capacidad de un ion para estabilizar estabilizar las proteínas y expulsarlas. 1
Entre otros agentes caotrópicos bien establecidos, guanidinio ion ( $\ce{Gu+}$ ) y el no iónico urea que, en concentraciones del orden de 5 a 10 M, son los desnaturalizadores de proteínas más utilizados. El efecto de los distintos iones sobre las proteínas es en gran medida acumulativo: $\ce{GuSCN}$ es un desnaturalizante mucho más potente que el frecuentemente utilizado $\ce{GuCl}$ mientras que $\ce{Gu2SO4}$ estabiliza las estructuras de las proteínas.
Hay factores que se han investigado para explicar por qué estos dos caótropos parecen ser eficaces en diferentes casos (es decir, tienden a ser eficaces en algunos casos pero no en otros). En una investigación experimental, se comprobó la base mecánica de la desestabilización termodinámica debida a la urea y el guanidinio para encontrar la posibilidad de que ejerzan su efecto desnaturalizador a través del enlace de hidrógeno del grupo peptídico (realizado experimentalmente mediante la medición del ácido y la base catalizados intercambio de hidrógeno (HX) en un modelo de péptido pequeño)[2]
- Urea
Se ha establecido que la urea aumenta la tasa catalizada por el ácido y disminuye la tasa catalizada por la base .
-
La tasa de HX catalizada por el ácido en solución de urea es mayor que en ausencia de urea. Esto puede esperarse cuando se entiende que la HX catalizada por el ácido procede dominantemente a través de la protonación transitoria del grupo carbonilo del péptido y la desprotonación del NH del péptido por el agua u otra base como la urea y, por lo tanto, la explicación propuesta es que la urea forma un enlace H con el carbonilo del péptido[2].
-
En el caso de la tasa de HX catalizada por la base, que disminuye fuertemente con la urea, el grupo NH del péptido transfiere su protón a un hidróxido transitoriamente unido por H. Si la urea está unida por H al N-H del péptido, el hidróxido no puede acceder al protón y HX está bloqueado .[2]
- Guanidinio
-
Con el gaunidinio, como se ha explicado anteriormente, el efecto de los distintos iones sobre las proteínas varía con cierto margen, ya que ejercen de forma diferente sobre el ion. No se une selectivamente al grupo peptídico (catálisis de la base) porque el guanidinio no puede unirse al NH del péptido. En cambio, los estudios parecen sugerir que el guanidinio tiende a participar en interacciones transitorias consigo mismo[2].
-
El guanidio suele ser aproximadamente dos veces más eficaz que la urea en la desnaturalización de las proteínas, pero esto varía con objetivo proteico . Los estudios sobre péptidos helicoidales muestran que el gaunidinio puede ser hasta cuatro veces más eficiente que la urea cuando los aminoácidos planares son los principales contribuyentes a la estabilidad helicoidal. En cambio, el guanidinio es apenas más eficaz si la estabilización se debe a los puentes de sal. Así pues, las dianas de las proteínas son el principal factor que contribuye a la eficacia variable del guanidinio en la desnaturalización de las proteínas[2].
Tl;dr
De la discusión anterior se desprende que los distintos efectos dependen de cosas como:
- entorno ácido/básico
- naturaleza de los iones (el caso del guanidinio)
- objetivo proteico (por ejemplo, aminoácidos planos en péptidos helicoidales)
Referencias
-
Bioquímica de Voet y Voet. Sección 7-1 . Determinación de la estructura primaria de las proteínas.
-
La urea, pero no el guanidinio, desestabiliza las proteínas al formar enlaces de hidrógeno con el grupo peptídico. Woon Ki Lim 2595-2600 vol 106 no 8.
