La comprensión de las interacciones entre proteínas y moléculas de jabón tensioactivos ha sido importante durante mucho tiempo para la industria, particularmente en detergentes y cosméticos. Se sabe que el tensioactivo aniónico dodecil sulfato de sodio SDS despliega proteínas globulares, mientras que el tensioactivo no iónico monoetilecilo de octaetilenglicolel éter C12E8 hace lo contrario, es decir, ayuda a las proteínas a plegarse nuevamente.
Para que los detergentes funcionen de manera eficiente, es importante que los tensioactivos no cambien la estructura de las proteínas enzimas, ya que cualquier cambio en la estructura enzimática mata su capacidad de descomponer las manchas y eliminar la suciedad. La mayoría de los detergentes contienen mezclas de tensioactivoslo que permite que las enzimas permanezcan activas. Además, algunas biotecnologías explotan los tensioactivos en combinación con proteínas.
Las proteínas de membrana generalmente se sientan en la membrana celular. Para extraerlas de este entorno para diferentes estudios, deben ser solubilizadas por surfactante. El surfactante debe ser 'suave' y solo cubrir la parte de proteína insertada en la membrana para queque su estructura se conserva. Por el contrario, al caracterizar el peso molecular de las proteínas en el laboratorio, una técnica estándar es desplegarlas mediante el agente tensioactivo agresivo con carga negativa, SDS, y controlar cómo migran en un gel de polímero en un campo eléctrico.Esta técnica solo funciona si el surfactante despliega completamente las proteínas y destruye su estructura.
Todavía hay debate sobre qué tipo de interacciones entre la proteína y el surfactante es más importante. ¿Son las interacciones electrostáticas entre las cargas del surfactante y la proteína, o son simplemente las propiedades de la interfaz de los agregados micelas? que los tensioactivos se forman en el agua, que son responsables del desarrollo de la proteína?
Si bien el desarrollo se ha estudiado en detalle a nivel de proteína, en estos procesos falta una imagen completa de la interacción entre proteína y surfactante. Esta falta de conocimiento se aborda en el trabajo actual que usa la proteína globular? -Lactoglobulina bLGcomo una proteína modelo.
La combinación correcta de técnicas experimentales
Se obtuvo una visión más profunda sobre el despliegue y el replegamiento de proteínas, ya que los diversos pasos de las interacciones entre el agente tensioactivo y las proteínas se mapearon en función del tiempo. En primer lugar, la proteína modelo, bLG, se mezcló con el agente tensioactivo aniónico SDS mientras se seguía elevolución temporal de la formación de complejos entre las proteínas y las moléculas de surfactante en la escala de tiempo de milisegundos-minuto. Con esto, los investigadores han determinado la estructura de los complejos en evolución. Posteriormente, mapearon el curso del tiempo del proceso de replegamiento cuando el surfactante no cargado C12E8 se agregó a una muestra que contenía complejos de SDS y proteínas.
Para observar cómo se reorganiza la proteína durante el proceso de desplegamiento y replegamiento inducido por los tensioactivos, se utilizaron técnicas espectroscópicas complementarias, dicroísmo circular y fluorescencia de triptófano en combinación con dispersión de rayos X de ángulo pequeño SAXS resuelta en el tiempo.
El dicroísmo circular y la fluorescencia de triptófano controlan los cambios en la estructura de bLG, mientras que los cambios en la forma general de los complejos de proteína-surfactante fueron seguidos por SAXS sincrotrónico. Esta combinación de técnicas no se ha utilizado antes para estudiar estos procesos.
Procesos complejos que duran de milisegundos a minutos
El despliegue de la proteína por SDS fue un proceso homogéneo, donde todas las moléculas de proteína siguen la misma ruta de despliegue. Los complejos de SDS micelas atacan las moléculas de proteína de frente y luego despliegan gradualmente la proteína para que forme un caparazón alrededorla micela SDS. El replegamiento comienza cuando las micelas C12E8 "absorben" SDS del complejo proteína-SDS para formar micelas SDS-C12E8 mixtas. Sin embargo, el proceso de replegamiento real parece seguir varias rutas, ya que se encontró que se formaron múltiples estructuras en paralelo, a saber, complejos de proteína-surfactante probablemente conteniendo SDS y C12E8, micelas mixtas de SDS y C12E8, proteínas "desnudas" desplegadas como largas cadenas poliméricas y proteínas plegadas adecuadamente. El experimento permitió que se siguiera la interconversión entre estas especies, por lo queque podría determinarse cuáles de los procesos son rápidos y cuáles son lentos. La proteína plegada podría formarse tanto a partir de las proteínas sin plegar desnudas rápidamente como a partir de la proteína-surfactanteexes más lentamente.Por lo tanto, la mejor forma en que los tensioactivos pueden ayudar a que una proteína se doble es básicamente apartarse y dejar que la proteína encuentre su propio camino de regreso al estado plegado.
Los resultados han proporcionado una visión más profunda de los cambios estructurales que ocurren a nivel de proteína-surfactante. Revelaron que el despliegue y el replegamiento de proteínas mediado por surfactante son procesos complejos de reordenamientos que ocurren en escalas de tiempo de menos de milisegundos a minutos e implican una colaboración íntima entrecomplejos tensioactivos y proteínas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Aarhus . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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