Interacción de b-lactoglobulina con monocapas de tioles autoensamblados sobre oro

MARCOS VILLARREAL, EZEQUIEL LEIVA

Congreso; XVII Congreso Argentino de Físico Química y Química Inorgánica; 2011

<!-- @page { margin: 2cm } P { margin-bottom: 0.21cm } --> Introducción. Comprender la interacción entre proteínas y superficies tiene importancia tanto desde el punto de vista básico como desde el aplicado. Existen numerosos ejemplos en donde la interacción de una proteína con una membrana lipídica regula su comportamiento dentro de una célula. Por otro lado, la fijación de una proteína en una orientación dada a una superficie es un paso importante en la elaboración de biosensores. La b-lactoglobulina es una proteína de 162 aminoácidos que posse una carga eléctrica neta de -8 a pH=7. A pesar de esta alta carga negativa, ha sido reportado que esta proteína se une a superficies aniónicas en condiciones donde la interacción electrostática esta favorecida. Objetivos. El objetivo es comprender como una proteína aniónica se puede unir a una superficie con su misma carga eléctrica. Para ello realizamos simulaciones de dinámica molecular para calcular DG, DH y DS del proceso de unión. Resultados. Las simulaciones se realizaron usando modelos de todos los átomos y dos campos de fuerza distintos. La energía libre de unión se calculó integrando la curva de fuerza promedio en función de la distancia de la proteína a la superficie. La entalpía del proceso se calculó promediando la energía potencial, mientras que el componente entrópico (TDS) se estimó como la diferencia entre DG y DH. Al acercarse a la superficie, la energía libre del sistema disminuye constantemente lo que indica una atracción neta entre la proteína y la superficie. Esta atracción continúa hasta producirse el choque estérico. Por otro lado, se encuentra que la diferencia de entalpía del proceso esta gobernada por los cambios en el componente electrostático, y se comporta de dos maneras distintas. A largas distancias aporta de manera favorable al proceso de unión, mientras que a cortas distancias se vuelve repulsivo. Este cambio de régimen ocurre a distancias en donde la energía libre sigue siendo favorable para la unión, lo que indica que a distancias largas la atracción es dominada por la entalpía, mientras que a distancias cortas es el factor entrópico el que hace favorable la unión. Respecto de la estructura, no se observaron mayores cambios conformacionales. La proteína no pierde ni estructura secundaría ni terciaria durante el proceso de unión. Una observación importante y que explicaría la interacción favorable, es que el macrodipolo de la proteína se alinea con el campo eléctrico generado por la superficie. Conclusiones. A pesar de poseer la misma carga eléctrica que la superficie, la proteína b-lactoglibulina se une a la superficie por una interacción electrostática gracias a su elevado macrodipolo, el cual queda orientado de forma favorable a la interacción, en la posición de equilibrio de la proteína. Esta observación puede ser usada como principio para diseñar sitios específicos de unión entre una proteína y una superficie cargada.