Cambio conformacional

En bioquímica , un cambio conformacional  es un cambio en la forma de una macromolécula , a menudo causado por factores ambientales.

Una macromolécula suele ser flexible y dinámica. Su forma puede cambiar en respuesta a cambios en el medio ambiente u otros factores; cada forma posible se denomina conformación, y la transición entre ellas se denomina cambio conformacional . Los factores que pueden causar tales cambios incluyen la temperatura, el pH , el voltaje , la luz en los cromóforos , la concentración de iones , la fosforilación o la unión de ligandos . Las transiciones entre estos estados ocurren en diferentes escalas de longitud (de décimas de Å a nm) y en el tiempo (de ns a s) y están asociadas con fenómenos funcionalmente significativos como la señalización alostérica [1] y la catálisis enzimática [2] .

Análisis de laboratorio

Muchas técnicas biofísicas, como la cristalografía , la RMN , la resonancia paramagnética de electrones (EPR) mediante técnicas de etiquetas de espín , el dicroísmo circular (CD) , el intercambio de hidrógeno y FRET , se pueden utilizar para estudiar cambios conformacionales en macromoléculas. La interferometría de doble polarización  es una técnica de laboratorio capaz de proporcionar información sobre cambios conformacionales en biomoléculas [3] .

Recientemente, se ha aplicado un método óptico no lineal especial llamado generación de segundo armónico (SHG) [4] para estudiar los cambios conformacionales en las proteínas . En este método, se coloca una sonda activa de segundo armónico en un sitio que experimenta movimiento en la proteína por mutagénesis o unión no específica, y la proteína se adsorbe o se inmoviliza específicamente en la superficie. Un cambio en la conformación de la proteína conduce a un cambio en la orientación neta del tinte en relación con el plano de la superficie y, en consecuencia, a un cambio en la intensidad del segundo haz armónico. En una muestra de proteína con una orientación bien definida, el ángulo de inclinación de la sonda se puede cuantificar en el espacio real y en tiempo real. Los aminoácidos no naturales que tienen actividad de segundo armónico también se pueden usar como sondas. 

Otro método utiliza biosuperficies electroconmutables , donde las proteínas se colocan sobre moléculas cortas de ADN, que luego se arrastran a través de una solución tampón utilizando un potencial eléctrico alterno. Al medir su velocidad, que en última instancia depende de su fricción hidrodinámica, se pueden visualizar los cambios conformacionales. 

Las "nanoantenas" hechas de ADN , un nuevo tipo de antena óptica  a nanoescala  , se pueden unir a las proteínas y generar una señal a través de la fluorescencia sobre sus distintos cambios conformacionales [5] [6] .

Análisis computacional

La cristalografía de rayos X puede brindar información acerca de los cambios conformacionales a nivel atómico, pero el costo y la complejidad de tales experimentos hacen que los métodos computacionales sean una alternativa atractiva [7] . El análisis de modo normal con modelos de red elástica, como el modelo de red gaussiana, se puede utilizar para investigar trayectorias de dinámica molecular , así como estructuras conocidas [8] [9] . ProDy es una herramienta popular para este tipo de análisis [10] .

Ejemplos

Los cambios conformacionales son importantes para los siguientes procesos:

Véase también

Enlaces

Notas

  1. ↑ Estructura de proteínas y enfermedades. — vol. 83.—Pág. 163–221. — ISBN 9780123812629 . -doi : 10.1016 / B978-0-12-381262-9.00005-7 .
  2. ^ "Estructuras alternativas ocultas de prolina isomerasa esenciales para la catálisis". naturaleza _ 462 (7273): 669-73. Diciembre 2009. Bibcode : 2009Natur.462..669F . DOI : 10.1038/naturaleza08615 . PMID  19956261 .
  3. ↑ "Estudios de alta resolución y en tiempo real de la estructura y la adsorción de proteínas en la interfase sólido-líquido mediante interferometría de polarización dual" . Revista de Física: Materia Condensada . 16 (26): S2493-S2496. 2004-06-19. Código Bib : 2004JPCM...16S2493F . DOI : 10.1088/0953-8984/16/26/023 . ISSN  0953-8984 .
  4. ^ "Un segundo armónico-aminoácidos no naturales activos como sonda estructural de biomoléculas en superficies". El Diario de Química Física B . 112 (47): 15103-7. Noviembre de 2008. doi : 10.1021/ jp803703m . PMID 18928314 . 
  5. ↑ Los químicos usan ADN para construir la antena más pequeña del mundo  , Universidad de Montreal . Consultado el 19 de enero de 2022.
  6. ↑ Harroun, Scott G. (enero de 2022). “Monitoreo de cambios conformacionales de proteínas usando nanoantenas fluorescentes”. Métodos de la naturaleza _ ]. 19 (1): 71-80. DOI : 10.1038/s41592-021-01355-5 . ISSN 1548-7105 . PMID 34969985 .  
  7. ^ "Capítulo 3. Purificación de proteínas de alto rendimiento para cristalografía de rayos X y RMN". Avances en Química de Proteínas y Biología Estructural . 75 : 85-105. 2008-01-01. DOI : 10.1016/S0065-3233(07)75003-9 . PMID20731990  . _
  8. ^ "Correlación de largo alcance en la dinámica de proteínas: confirmación por datos estructurales y análisis de modo normal". PLOS Biología Computacional . 16 (2): e1007670. Febrero 2020. Bibcode : 2020PLSCB..16E7670T . doi : 10.1371/journal.pcbi.1007670 . IDPM  32053592 .
  9. ^ "Un estudio comparativo de los movimientos de proteínas motoras mediante el uso de un modelo de red elástica simple". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 100 (23): 13253-8. Noviembre de 2003. Bibcode : 2003PNAS..10013253Z . DOI : 10.1073/pnas.2235686100 . PMID  14585932 .
  10. ^ "ProDy: dinámica de proteínas inferida de teoría y experimentos". bioinformática . 27 (11): 1575-7. Junio ​​de 2011. doi : 10.1093/bioinformatics/ btr168 . IDPM 21471012 . 
  11. ↑ ABC Transportadores en Microorganismos. - Caister Académico, 2009. - ISBN 978-1-904455-49-3 .
  12. ↑ "En los albores del siglo XXI: ¿Es la dinámica el eslabón perdido para comprender la catálisis enzimática?". proteínas _ 78 (6): 1339-75. Mayo 2010. DOI : 10.1002/prot.22654 . PMID20099310  . _
  13. ↑ Mecánica de las proteínas motoras y el citoesqueleto. Asociados Sinauer. — ISBN 9780878933334 .
  14. ^ "La activación controlable de la dinámica a nanoescala en una proteína desordenada altera la cinética de unión". Revista de Biología Molecular . 429 (7): 987-998. Abril de 2017. DOI : 10.1016/j.jmb.2017.03.003 . PMID28285124  . _
  15. ↑ Canales iónicos de membranas excitables. - Sinauer Associates, Inc., 2001. - Pág. 5. - ISBN 978-0-87893-321-1 .
  16. ^ "Estructura de α-catenina y dinámica a nanoescala en solución y en complejo con actina F". Revista Biofísica . 115 (4): 642-654. Agosto 2018. Bibcode : 2018BpJ...115..642N . DOI : 10.1016/j.bpj.2018.07.005 . IDPM  30037495 .
  17. ↑ Bioquímica. — John Wiley & Sons. — ISBN 9780470570951 .
  18. ↑ Páginas de biología de Kimball Archivado por {{{2}}}. , membranas celulares
  19. ↑ Bacterias en Biología, Biotecnología y Medicina. - Wiley, 1999. - ISBN 978-0-471-98880-9 .