stringtranslate.com

Cambio conformacional

Los cambios conformacionales pueden provocar el movimiento de un complejo proteico . La kinesina que camina sobre un microtúbulo es una máquina de biología molecular que utiliza dinámica de dominio de proteínas a nanoescala

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

Una macromolécula suele ser flexible y dinámica. Su forma puede cambiar en respuesta a cambios en su entorno u otros factores; cada forma posible se llama conformación, y una transición entre ellas se llama cambio conformacional . Los factores que pueden inducir tales cambios incluyen la temperatura, el pH , el voltaje , la luz en los cromóforos , la concentración de iones , la fosforilación o la unión de un ligando . Las transiciones entre estos estados ocurren en una variedad de escalas de longitud (décimas de Å a nm) y escalas de tiempo (ns a s), y se han relacionado con fenómenos funcionalmente relevantes como la señalización alostérica [1] y la catálisis enzimática . [2]

Análisis de laboratorio

Muchas técnicas biofísicas, como cristalografía , RMN , resonancia paramagnética electrónica (EPR) utilizando técnicas de etiquetado de espín , dicroísmo circular (CD) , intercambio de hidrógeno y FRET , se pueden utilizar para estudiar el cambio conformacional macromolecular. La interferometría de doble polarización es una técnica de mesa capaz de proporcionar información sobre cambios conformacionales en biomoléculas. [3]

Recientemente se ha aplicado una técnica óptica no lineal específica llamada generación de segundo armónico (SHG) al estudio del cambio conformacional en proteínas. [4] En este método, se coloca una sonda activa de segundo armónico en un sitio que sufre movimiento en la proteína mediante mutagénesis o unión no específica de sitio, y la proteína se adsorbe o se inmoviliza específicamente en una superficie. Un cambio en la conformación de la proteína produce un cambio en la orientación neta del tinte con respecto al plano de la superficie y, por tanto, 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 determinar cuantitativamente, en espacio y tiempo real. También se pueden utilizar como sondas aminoácidos no naturales activos en el segundo armónico. [ cita necesaria ]

Otro método aplica biosuperficies electroconmutables donde las proteínas se colocan encima de moléculas cortas de ADN que luego se arrastran a través de una solución tampón mediante la aplicación de potenciales eléctricos alternos. Al medir su velocidad, que en última instancia depende de su fricción hidrodinámica, se pueden visualizar cambios conformacionales. [ cita necesaria ]

Las "nanoantenas" hechas de ADN (un nuevo tipo de antena óptica a nanoescala) pueden unirse a proteínas y producir una señal mediante fluorescencia para sus distintos cambios conformacionales. [5] [6]

Análisis computacional

La cristalografía de rayos X puede proporcionar información sobre cambios en la conformación a nivel atómico, pero el costo y la dificultad de tales experimentos hacen que los métodos computacionales sean una alternativa atractiva. [7] El análisis en modo normal con modelos de redes elásticas, como el modelo de red gaussiano , se puede utilizar para sondear trayectorias de dinámica molecular , así como estructuras conocidas. [8] [9] ProDy es una herramienta popular para dicho análisis. [10]

Ejemplos

Los cambios conformacionales son importantes para:

Ver también

Referencias

  1. ^ Bu Z, Callaway DJ (2011). "¡Las proteínas se mueven! Dinámica de proteínas y alosterio de largo alcance en la señalización celular". Estructura de proteínas y enfermedades . vol. 83, págs. 163–221. doi :10.1016/B978-0-12-381262-9.00005-7. ISBN 9780123812629. PMID  21570668. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  2. ^ Fraser JS, Clarkson MW, Degnan SC, Erion R, Kern D, Alber T (diciembre de 2009). "Estructuras alternativas ocultas de prolina isomerasa esenciales para la catálisis". Naturaleza . 462 (7273): 669–73. Código Bib :2009Natur.462..669F. doi : 10.1038/naturaleza08615. PMC 2805857 . PMID  19956261. 
  3. ^ Freeman Nueva Jersey, Peel LL, Swann MJ, Cross GH, Reeves A, Brand S, Lu JR (19 de junio de 2004). "Estudios de alta resolución en tiempo real sobre la adsorción y estructura de proteínas en la interfaz sólido-líquido mediante interferometría de polarización dual". Revista de Física: Materia Condensada . 16 (26): S2493–S2496. Código Bib : 2004JPCM...16S2493F. doi :10.1088/0953-8984/16/26/023. ISSN  0953-8984. S2CID  250737643.
  4. ^ Salafsky JS, Cohen B (noviembre de 2008). "Un aminoácido no natural activo en el segundo armónico como sonda estructural de biomoléculas en superficies". La Revista de Química Física B. 112 (47): 15103–7. doi :10.1021/jp803703m. PMID  18928314.
  5. ^ "Los químicos utilizan el ADN para construir la antena más pequeña del mundo". Universidad de Montréal . Consultado el 19 de enero de 2022 .
  6. ^ Harroun, Scott G.; Lauzón, Domingo; Ebert, Maximiliano CCJC; Desrosiers, Arnaud; Wang, Xiaomeng; Vallée-Bélisle, Alexis (enero de 2022). "Seguimiento de los cambios conformacionales de proteínas mediante nanoantenas fluorescentes". Métodos de la naturaleza . 19 (1): 71–80. doi : 10.1038/s41592-021-01355-5 . ISSN  1548-7105. PMID  34969985. S2CID  245593311.
  7. ^ Kim Y, Bigelow L, Borovilos M, Dementieva I, Duggan E, Eschenfeldt W, et al. (1 de enero de 2008). "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. doi :10.1016/S0065-3233(07)75003-9. PMC 3366499 . PMID  20731990. 
  8. ^ Tang QY, Kaneko K (febrero de 2020). "Correlación de largo alcance en la dinámica de proteínas: confirmación mediante datos estructurales y análisis en modo normal". PLOS Biología Computacional . 16 (2): e1007670. Código Bib : 2020PLSCB..16E7670T. doi : 10.1371/journal.pcbi.1007670 . PMC 7043781 . PMID  32053592. 
  9. ^ Zheng W, Doniach S (noviembre de 2003). "Un estudio comparativo de los movimientos de las 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. Código bibliográfico : 2003PNAS..10013253Z. doi : 10.1073/pnas.2235686100 . PMC 263771 . PMID  14585932. 
  10. ^ Bakan A, Meireles LM, Bahar I (junio de 2011). "ProDy: dinámica de proteínas inferida de teoría y experimentos". Bioinformática . 27 (11): 1575–7. doi : 10.1093/bioinformática/btr168. PMC 3102222 . PMID  21471012. 
  11. ^ Ponte-Sucre A, ed. (2009). Transportadores ABC en microorganismos . Académico Caister. ISBN 978-1-904455-49-3.
  12. ^ Kamerlin SC, Warshel A (mayo de 2010). "En los albores del siglo XXI: ¿Es la dinámica el eslabón perdido para comprender la catálisis enzimática?". Proteínas . 78 (6): 1339–75. doi :10.1002/prot.22654. PMC 2841229 . PMID  20099310. 
  13. ^ Howard J (2001). Mecánica de las proteínas motoras y el citoesqueleto (1ª ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 9780878933334.
  14. ^ Callaway DJ, Matsui T, Weiss T, Stingaciu LR, Stanley CB, Heller WT, Bu Z (abril de 2017). "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. doi :10.1016/j.jmb.2017.03.003. PMC 5399307 . PMID  28285124. 
  15. ^ Hille B (2001) [1984]. Canales iónicos de membranas excitables (3ª ed.). Sunderland, Mass: Sinauer Associates, Inc. p. 5.ISBN​ 978-0-87893-321-1.
  16. ^ Nicholl ID, Matsui T, Weiss TM, Stanley CB, Heller WT, Martel A, et al. (Agosto de 2018). "Estructura de α-catenina y dinámica a nanoescala en solución y en complejo con F-actina". Revista Biofísica . 115 (4): 642–654. Código Bib : 2018BpJ...115..642N. doi :10.1016/j.bpj.2018.07.005. hdl :2436/621755. PMC 6104293 . PMID  30037495. 
  17. ^ Donald V (2011). Bioquímica . Voet, Judith G. (4ª ed.). Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons. ISBN 9780470570951. OCLC  690489261.
  18. ^ Páginas de biología de Kimball Archivadas el 25 de enero de 2009 en Wayback Machine , Membranas celulares
  19. ^ Singleton P (1999). Bacterias en Biología, Biotecnología y Medicina (5ª ed.). Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-471-98880-9.

enlaces externos