Determinação da cinética e termodinâmica da formação de estruturas supramoleculares de proteina-surfactante
Authors:   , Castro Alan Stampini Benhame de 
Published: July 2022

A organização, estabilidade e viabilidade funcional das proteínas para as células vivas baseiam- se em um delicado equilíbrio entre o dobramento espontâneo e a montagem de suas moléculas componentes. Uma compreensão e quantificação das interações proteína-surfactante são importantes tanto para o planejamento racional de novos sistemas supramoleculares, incluindo materiais inteligentes, quanto para o desenvolvimento de novos agentes biologicamente ativos. Neste trabalho em um primeiro momento avaliamos a interação proteína-surfactante por meio da determinação completa de todos os parâmetros termodinâmicos e cinéticos associados a interação entre Lactoferrina bovina (bLF) e o surfactante não-iônico Brij58 pela técnica de ressonância plasmônica de superfície (RPS). O complexo de transição [bLF-Brij58] ‡ foi completamente caracterizado, bem como o processo de interação entre as moléculas bLF e Brij58 até o complexo termodinamicamente estável [bLF-Brij58]º. As constantes cinéticas de associação (k a ≈ 10 3 M -1 s -1 ) e dissociação (k d ≈ 10 -3 s -1 ) foram proporcionais e inversas proporcionais ao aumento de temperatura, respectivamente. [bLF-Brij58] ‡ formado a partir da associação de moléculas livres de bLF e Brij58 ocorre com uma barreira energética quase igual ao aumento de entalpia (E act-ass = 29,22 KJ mol -1 , ΔH ‡ass = 26,74 KJ mol -1 , TΔS ‡ass = -24,56 KJ mol -1 e ΔG ‡ass = 51,31 KJ mol -1 ) enquanto formado a partir de [bLF-Brij58]° a barreira energética (E act-diss = -5,96 KJ mol -1 , ΔH ‡diss = -8,44 KJ mol -1 , TΔS ‡diss = -93,35 KJ mol -1 e ΔG ‡diss = 84,91 KJ mol -1 ) é dominada pela perda de entropia. A formação de [LF-Brij58]° foi conduzida entropicamente (TΔS° = 65,46 KJ mol -1 e ΔH° = 33,74 KJ mol -1 ), mostrando que a interação hidrofóbica tem papel fundamental na interação entre bLF e Brij58. Posteriormente avaliamos a mesma interação sob diferentes condições de pH e força iônica, obtendo os parâmetros termodinâmicos por calorimetria de titulação isotérmica e informações sobre as condições térmicas de desdobramento da proteína por calorimetria diferencial de varredura. Aqui, Brij58 interagiu de forma independente com lóbulo complexado por ferro (hLF) e com o lóbulo sem ferro (aLF). As constantes de ligação a pH 7,4 para a interação entre Brij58 com hLF e aLF foram da ordem de grandeza de ≈ 10 7 L mol -1 . Os valores negativos de 𝛥𝐻° int e𝑇𝛥𝑆° int indicaram que foram formadas ligações de hidrogênio e interações van der Waals formadas durante o processo. A pH 7,4 a formação dos complexos [hLF-Brij58]° e [aLF- Brij58]° foram diminuídos à medida que aumentou a força iônica. A pH 7,4 o aumento da força iônica promoveu a desnaturação das estruturas nativas hLF e aLF. A pH 12 o aumento da força iônica embora não tenha afetado as aLF estruturas nativas promoveu a captura dos íons férricos presentes em hLF interrompendo a interação com Brij58 após 75 mM de NaSCN concentração. Portanto, o sal NaSCN agiu como estabilizador térmico para hLF e desestabilizador térmico para aLF. Esses resultados ampliam a compreensão sobre os mecanismos de interações entre surfactantes não iônicos e proteínas globulares fornecendo informações importantes para posterior aplicações tecnológicas. Palavras-chave: Estrutura molecular. Química supramolecular. Proteínas. Agentes ativos de superfície. Termodinâmica.