Cambio conformacional

En bioquímica, un cambio conformacional é un cambio na forma dunha macromolécula, xeralmente inducida por factores ambientais.

Unha macromolécula é normalmente flexible e dinámica. A súa forma pode cambiar en resposta a cambios no seu ambiente ou outros factores; cada posible forma denomínase conformación, e unha transición entre elas é un cambio conformacional. Entre os factores que poden inducir tales cambios están temperatura, pH, voltaxe, luz (nos cromóforos), concentración de ións, fosforilación ou a unión dun ligando. Estes factores poden orixinar, por exemplo, cambios de ionización na molécula ou cambios nalgúns enlaces (por exemplo, pontes disulfuro ou de hidróxeno) que fan que a estrutura da molécula cambie. As transicións entre estes estados acontecen a diversas escalas espaciais (de decenas de Å a nm) e de tempo (de ns a s),
e foron ligados fiuncionalmente a fenómenos relevantes como a sinalización alostérica e catálise encimática.

 Análise de laboratorio 
Moitas técnicas biofísicas, como a cristalografía, resonancia magnética nuclear (RMN), resonancia paramagnética electrónica (RPE) usando técnicas de etiqueta de espín, dicroísmo circular, intercambio de hidróxeno e FRET poden utilizarse para estudar os cambios conformacionais macromoleculares. A interferometría de polarización dual é unha técnica que pode proporcionar información sobre cambios conformacionais en biomoléculas.

Unha técnica óptica non-linear específica chamada xeración de segundo harmónico (SHG, do inglés second-harmonic generation) aplicouse recentemente ao estudo do cambio conformacional en proteínas. Neste método, sitúase unha sonda que é activa no segundo harmónico nun sitio que experimenta un movemento na proteína por mutaxénese ou unión non específica de sitio, e a proteína é adsorbida ou inmobilizada especificamente a unha superficie. Un cambio na conformación da proteína produce un cambio na orientación neta da tinguidura e relación ao plano da superficie e, por tanto, a intensidade do feixe do segundo harmónico. Nunha mostra proteica cunha orientación ben definida, o ángulo de inclinación da sonda pode determinarse cuantitativamente, en espazo real e tempo real. Os aminoácidos non naturais activos no segundo harmónico poden usarse tamén como sondas.Young TA, Moree B, Butko MT, Clancy B, Geck Do M, Gheyi T, Strelow J, Carrillo JJ, Salafsky J. Second-Harmonic Generation (SHG) for Conformational Measurements: Assay Development, Optimization, and Screening. Methods Enzymol. 2018;610:167-190. doi: 10.1016/bs.mie.2018.09.017. Epub 2018 Oct 19. PMID: 30390798.

Outro método aplica biosuperficies electrocambiantes (electro-switchable biosurfaces); nel sitúanse proteínas no extremo de curtas moléculas de ADN que son despois arrastradas por unha solución tampón pola aplicación de potenciais eléctricos alternantes. Medindo as súas velocidades, as cales dependen en último extremo da súa fricción hidrodinámica, poden visualizarse os cambios conformacionais.Dynamic biosensors. Biophysical Analysis with Electro-Switchable BiosurfacesRant, Ulrich. (2012). Sensing with electro-switchable biosurfaces. Bioanalytical Reviews. 4. 10.1007/s12566-012-0030-0.

Poden unirse ás proteínas "nanoantenas" feitas de ADN, un novo tipo de antena óptica a nanoescala, para producir un sinal por fluorescencia segundo os distintos cambios de conformación.

 Análise computacional 

A cristalografía de raios X pode proporcionar información sobre cambios na conformación a nivel atómico, pero o custo económico e dificultade de tales experimentos fai que os métodos computacionais sexan unha alternativa atractiva. A análise modal normal con modelos de redes elásticas, como o modelo de rede Gaussiana, pode utilizarse para sondar as traxectorias da dinámica molecular, así como as estruturas coñecidas. ProDy é unha feramenta moi usada para esa análise.

 Exemplos 

Os cambios conformacionais son importantes para:
 transportadores ABC 
 catálise
 locomoción celular e proteínas motoras
 formación de complexos proteicos
 canles iónicas
 mecanorreceptores e mecanotransdución
 actividade reguladora 
 transporte de metabolitos a través das membranas celulares. Kimball's Biology pages , Cell Membranes

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Base de datos da diversidade conformacional das proteínas (PCDB)
 Dinámica de proteínas
 The Database of Macromolecular Motions (molmovdb)

 Ligazóns externas =
 Frauenfelder, H. New looks at protein motions Nature 338, 623 - 624 (20 April 1989).
 Sensing with electro-switchable biosurfaces

Categoría:Bioquímica