Desnaturação de Fatores de Proteínas que Causam e Consequências



O desnaturação de proteínas consiste na perda da estrutura tridimensional por diferentes fatores ambientais, como temperatura, pH ou determinados agentes químicos. A perda da estrutura resulta na perda da função biológica associada a essa proteína, seja ela enzimática, estrutural, transportadora, entre outras.

A estrutura da proteína é altamente sensível a mudanças. A desestabilização de uma única ponte de hidrogênio essencial pode desnaturar a proteína. Da mesma forma, há interações que não são estritamente essenciais para cumprir a função da proteína e, no caso de ser desestabilizada, não tem efeito sobre o funcionamento.

Índice

  • 1 Estrutura das proteínas
    • 1.1 Estrutura Primária
    • 1.2 Estrutura secundária
    • 1.3 Estrutura terciária
    • 1.4 Estrutura quaternária
  • 2 Fatores que causam desnaturação
    • 2,1 pH
    • 2.2 Temperatura
    • 2.3 Substâncias químicas
    • 2.4 Agentes redutores
  • 3 conseqüências
    • 3.1 Renaturação
  • 4 proteínas chaperonas
  • 5 referências

Estrutura de proteínas

Para entender os processos de desnaturação da proteína, devemos saber como as proteínas são organizadas. Estes apresentam estrutura primária, secundária, terciária e quaternária.

Estrutura primária

É a sequência de aminoácidos que compõem a referida proteína. Os aminoácidos são os blocos de construção fundamentais dessas biomoléculas e existem 20 tipos diferentes, cada um com propriedades físicas e químicas particulares. Eles são unidos por meio de uma ligação peptídica.

Estrutura secundária

Nesta estrutura, essa cadeia linear de aminoácidos começa a se dobrar por ligações de hidrogênio. Existem duas estruturas secundárias básicas: a hélice α, em forma de espiral; e a folha dobrada β, quando duas cadeias lineares estão alinhadas paralelamente.

Estrutura terciária

Envolve outros tipos de forças que resultam em dobramento específico da forma tridimensional.

As cadeias R dos resíduos de aminoácidos que compõem a estrutura da proteína podem formar pontes dissulfureto e as partes hidrofóbicas das proteínas são agrupadas no interior, enquanto as partes hidrofílicas se deparam com a água. As forças de van der Waals atuam como um estabilizador das interações descritas.

Estrutura quaternária

Consiste em agregados de unidades de proteína.

Quando uma proteína é desnaturada, perde a estrutura quaternária, terciária e secundária, enquanto a principal permanece intacta. Proteínas que são ricas em ligações dissulfeto (estrutura terciária) fornecem maior resistência à desnaturação.

Fatores que causam desnaturação

Qualquer fator que desestabilize as ligações não covalentes responsáveis ​​pela manutenção da estrutura nativa da proteína pode produzir sua desnaturação. Entre os mais importantes podemos mencionar:

pH

Em valores de pH muito extremos, sejam meios ácidos ou básicos, a proteína pode perder sua configuração tridimensional. O excesso de íons H+ e OH- no meio desestabiliza as interações da proteína.

Essa mudança no padrão iônico produz desnaturação. A desnaturação pelo pH pode ser reversível em alguns casos, e em outros irreversível.

Temperatura

Desnaturação térmica ocorre quando a temperatura aumenta. Em organismos que vivem em condições ambientais médias, as proteínas começam a desestabilizar em temperaturas acima de 40 ° C. Claramente, as proteínas dos organismos termofílicos podem suportar essas faixas de temperatura.

Aumentos na temperatura resultam em movimentos moleculares aumentados que afetam as ligações de hidrogênio e outras ligações não covalentes, resultando na perda da estrutura terciária.

Estes aumentos na temperatura levam a uma diminuição na taxa de reação, se estamos falando de enzimas.

Substancias quimicas

Substâncias polares, como a uréia, em altas concentrações, afetam as ligações de hidrogênio. Da mesma forma, substâncias não polares podem ter consequências semelhantes.

Detergentes também podem desestabilizar a estrutura da proteína; no entanto, não é um processo agressivo e, na maioria das vezes, é reversível.

Agentes redutores

O merc-mercaptoetanol (HOCH2CH2SH) é um agente químico freqüentemente usado no laboratório para desnaturar proteínas. É responsável por reduzir as pontes dissulfídicas entre os resíduos de aminoácidos. Pode desestabilizar a estrutura terciária ou quaternária da proteína.

Outro agente redutor com funções semelhantes é o ditiotreitol (DTT). Além disso, outros fatores que contribuem para a perda da estrutura nativa em proteínas são metais pesados ​​em altas concentrações e radiação ultravioleta.

Consequências

Quando ocorre desnaturação, a proteína perde sua função. Proteínas funcionam otimamente quando estão em seu estado nativo.

A perda de função nem sempre está associada a um processo de desnaturação.Uma pequena alteração na estrutura da proteína pode levar à perda de função sem desestabilizar toda a estrutura tridimensional.

O processo pode ou não ser irreversível. No laboratório, se as condições forem invertidas, a proteína pode retornar à sua configuração inicial.

Renaturando

Um dos experimentos mais famosos e conclusivos sobre a renaturação foi evidenciado na ribonuclease A.

Quando os pesquisadores adicionaram agentes desnaturantes, como ureia ou β-mercaptoetanol, a proteína foi desnaturada. Se esses agentes fossem removidos, a proteína retornaria à sua conformação nativa e poderia desempenhar sua função com uma eficiência de 100%.

Uma das conclusões mais importantes desta pesquisa foi demonstrar experimentalmente que a conformação tridimensional da proteína é dada por sua estrutura primária.

Em alguns casos, o processo de desnaturação é totalmente irreversível. Por exemplo, quando cozinhamos um ovo, estamos aplicando calor às proteínas (a principal delas é a albumina) que a constituem, a branca assume uma aparência sólida e esbranquiçada. Intuitivamente, podemos concluir que, mesmo se esfriarmos, não retornará à sua forma inicial.

Na maioria dos casos, o processo de desnaturação é acompanhado por perda de solubilidade. Também reduz a viscosidade, a velocidade de difusão e cristaliza mais facilmente.

Proteínas chaperonas

Proteínas chaperonas ou chaperoninas são responsáveis ​​por prevenir a desnaturação de outras proteínas. Eles também reprimem certas interações que não são adequadas entre as proteínas para garantir o dobramento correto das mesmas.

Quando a temperatura do meio aumenta, essas proteínas aumentam sua concentração e agem impedindo a desnaturação de outras proteínas. Por causa disso, eles também são chamados de "proteínas de choque térmico" ou HSP, por sua sigla em inglês. (Proteínas de Choque Térmico).

As chaperoninas são análogas a uma gaiola ou barril que protege a proteína de interesse dentro dela.

Estas proteínas que respondem a situações de estresse celular foram relatadas em vários grupos de organismos vivos e são altamente conservadas. Existem diferentes tipos de chaperoninas e elas são classificadas de acordo com seu peso molecular.

Referências

  1. Campbell, N. A. & Reece, J. B. (2007). Biologia. Ed. Panamericana Medical.
  2. Devlin, T. M. (2004). Bioquímica: livro didático com aplicações clínicas. Eu inverti.
  3. Koolman, J. e Röhm, K. H. (2005). Bioquímica: texto e atlas. Ed. Panamericana Medical.
  4. Melo, V., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, O. (2007). Bioquímica de processos metabólicos. Reverte
  5. Pacheco, D., & Leal, D. P. (2004). Bioquímica Médica. Editorial Limusa.
  6. Pena, A., Arroyo, A., Gómez, A., & Tapia, R. (1988). Bioquímica. Editorial Limusa.
  7. Sadava, D., e Purves, W. H. (2009). Vida: A ciência da biologia. Ed. Panamericana Medical.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C. L. (2007). Introdução à microbiologia. Ed. Panamericana Medical.
  9. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2007). Fundamentos da Bioquímica. Ed. Panamericana Medical.