PROTEÍNAS EN LA INTERFAZ SÓLIDO-SOLUCIÓN ACUOSA: CUBRIMIENTO VS. RELAJACIÓN

HERRERA, ELISA G.; VALENTI, LAURA E.; GIACOMELLI, CARLA E.

Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

PROTEÍNAS EN LA INTERFAZ SÓLIDO-SOLUCIÓN ACUOSA: CUBRIMIENTO VS. RELAJACIÓN.     Elisa G. Herrera, Laura E. Valenti y Carla E. Giacomelli.   INFIQC. Departamento de Fisicoquímica. Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Nacional de Córdoba. 5000. Córdoba, Argentina. E-mail: giacomel@fcq.unc.edu.ar     Introducción. El proceso global de adsorción de proteínas sobre sustrato sólidos comprende distintas etapas que involucran desde el transporte de la macromolécula hasta la relajación superficial, producto de la optimización de la interacción proteína-sustrato. Esta última etapa es la responsable de los cambios conformacionales, generalmente observados en proteínas adsorbidas, que causan la pérdida parcial o total de la actividad biológica en el estado adsorbido. El efecto del proceso de relajación puede evaluarse fácilmente calculando el tiempo característico de cubrimiento (tc) y de relajación (tr) a partir de curvas de cinética de adsorción realizadas en distintas condiciones de velocidad (controlada por transporte o por la unión proteína-sustrato) y grado de cubrimiento superficial. Objetivo. Comparar los valores de tc y tr para distintos sistemas proteína-sustrato estudiados en distintas condiciones experimentales de pH, concentración de proteína, propiedades superficiales y grado de cubrimiento superficial, intentando generalizar el comportamiento interfacial de proteínas. Resultados y discusión. Se estudió el proceso de adsorción-desorción de tres proteínas (albúmina sérica bovina, BSA, pIE=4,3; antígeno H49, pIE=5,3 y D-aminoácido oxidasa, DAAO, pIE=7,0) sobre sustratos sólidos con distintas propiedades superficiales (SiO2, Au y nanotubos de Carbono, CNT). Los procesos de adsorción de BSA (sobre SiO2 y CNT a pH 3,0, 4,8 y 7,0) y de H49 (sobre SiO2 a pH 8,0) están controlados por la unión proteína-sustrato en todas las condiciones. Por el contrario, para la DAAO (sobre SiO2 y Au a pH 5,0, 7,0 y 8,5) la etapa determinante del proceso es el transporte desde el seno de la solución hacia la superficie. A bajos grados de cubrimiento, tc ~ tr indicando que las etapas de cubrimiento superficial y relajación son competitivas. En estas condiciones, las moléculas de proteína tienen espacio y tiempo disponible para optimizar las interacciones (hidrofóbicas o electrostáticas, dependiendo de las características del sistema) con el sustrato. Por otra parte, el comportamiento a altos grados de cubrimiento depende fuertemente del sistema (desde tc >> tr hasta tc ~ tr) y está principalmente controlado por la velocidad de la etapa determinante del proceso global. Cuando la velocidad de relajación es mucho menor que la de cubrimiento, las proteínas adsorbidas presentan la misma actividad biológica que en estado nativo, mientras que la actividad se pierde total o parcialmente cuando ambas etapas son competitivas. La relación entre tc y tr es tan importante que define la cantidad adsorbida en estado estacionario, cuyo valor es sólo independiente de la velocidad de cubrimiento cuando tc >> tr, y el comportamiento de desorción.  Conclusiones. La relación entre el tiempo característico de cubrimiento y de relajación define la perturbación superficial sobre la estructura nativa de las proteínas y, en muchos casos, el comportamiento en estado estacionario (cantidad adsorbida y desroción).   Agradecimientos: E. G. H. y L. E. V. agradecen a CONICET por las becas otorgadas. Este trabajo fue financiado por FONCyT, CONICET, SeCyT-UNC.