Ateigamento macromolecular

[miniatura|300px|O ateigamento macromolecular no [citosol das células altera as propiedades de macromoléculas como as proteínas e ácidos nucleicos.]]
O fenómeno do **ateigamento macromolecular**, **aglomeración macromolecular** ou '''*crowding* macromolecular'* (en inglés *macromolecular crowding*) consiste na existencia e nos seus efectos dunha gran concentración de moléculas na célula, como as proteínas, que altera as propiedades das moléculas que están en solución. Tales condicións ocorren rutineiramente nas células vivas; por exemplo, o citosol de *Escherichia coli* contén uns 300-400&nbsp;mg/mL de macromoléculas. O ateigamento ou aglomeración ocorre porque estas altas concentracións de macromoléculas reducen o volume do solvente dispoñible para outras moléculas da solución, o cal ten como resultado o incremento das súas concentracións efectivas.

Este efecto pode facer que as moléculas das células se comporten de xeito radicalmente diferente ao que se observa nos tubos de ensaio. Porén, *E. coli* pode conter 4&nbsp;288 tipos de proteínas, e deles uns 1&nbsp;000 prodúcense en cantidades suficientemente altas como para poder ser detectadas doadamente. A esta mestura engádense varias formas de ARN e o cromosoma de ADN da célula, o que xera unha concentración total de macromoléculas de entre 300 e 400&nbsp;mg/mL.

[miniatura|320px|Volume do solvente accesible (vermello) para dúas moléculas de tamaños moi diferentes (círculos negros) a altas concentracións de [macromoléculas (círculos grises). Reducindo o volume dispoñible increméntase a concentración efectiva das macromoléculas.]]

Estas altas concentrcións de macromoléculas ocupan unha gran porción do volume da célula, o que reduce o volume do solvente que está dispoñible para outras macromoléculas. Este efecto de volume excluído incementa a concentración efectiva das macromoléculas (incrementando a súa actividade química), o cal á súa vez altera as velocidades e constantes de equilibrio das súas reaccións. En especial, este efecto altera as constantes de disociación ao favorecer a asociación de macromoléculas, como cando se xuntan moitas proteínas para formar complexos proteicos, ou cando as proteínas que se unen ao ADN se ligan ás súas dianas no xenoma. O ateigamento de moléculas pode tamén afectar ás reaccións encimáticas nas que intervelen pequenas moléculas se a reacción supón un gran cambio na forma do encima. producido polo ateigamento molecular pode ser de vital importancia en procesos como a transcrición e a replicación do ADN. Tamén se suxeriu que este fenómeno está implicado en procesos tan diversos como a agregación da hemoglobina na anemia falciforme e as respostas das células aos cambios no seu volume.

A importancia do ateigmento no pregamento das proteínas é de particular interese en biofísica. Aquí, o efecto do ateigamento pode acelerar o proceso de pregamento, xa que unha proteína pregada compacta ocupará menos volume que unha cadea proteica non pregada. Porén, o ateigamento de moléculas pode reducir o rendemento de proteínas correctamente pregadas ao incrementar a agregación de proteínas. O ateigamento pode tamén incrementar a efectividade na célula das proteínas chaperonas como GroEL, o cal podería contrarrestar esta redución na eficiencia do pregamento. Ademais, o ateigamento macromolecular afecta á dinámica do pregamento das proteínas así como á forma global que adopta a proteína na que distintos cambios conformacionais van acompañados de alteracións da estrutura secundria, que implican que os cambios de forma inducidos polo ateigamento de moléculas poden ser importantes para o funcionamento correcto ou incorrecto das proteínas in vivo.

Un exemplo especialmente claro da importancia dos efectos do ateigamento é o das proteínas chamadas cristalinas que enchen o interior da lente do ollo, o cristalino. Estas proteínas teñen que permanecer estables e en disolución para que o cristalino sexa transparente; a precipitación ou agregación de cristlinas causa as cataratas. As cristalinas están presentes no cristalino en concentracións extremadamente altas, duns 500&nbsp;mg/mL, e a estes niveis os efectos do ateigamento son moi fortes. Os grandes efectos do ateigamento engádense á estabilidade térmica das cristalinas, incrementando a súa resistencia á denaturalización. Este efecto pode explicar en parte a extraordinaria resistencia mostrada polo cristalino aos danos causados polas altas temperaturas.

## Estudo 
Debido ao ateigmento macromolecular, os ensaios encimáticos e medidas biofísicas realizadas en solucións diluídas poden non reflectir os procesos reais e as súas cinéticas tal como ocorren no citosol. Unha estratexia para obter medidas máis precisas é usar extractos de células moi concentrados, para así tratar de manter os contidos celulares en estado máis natural. Con todo, ditos extractos conteñen moitos tipos de moléculas activas bioloxicamente, as cales poden interferir no fenómeno que se está a estudar. Porén, usar ditos axentes causantes de ateigamento artificial pode ser complicado, xa que ditas moléculas poden ás veces interaccionar doutras maneiras co proceso que está sendo examinado, como pode ser uníndose feblemente a un dos compoñentes. Esta noción remóntase a Asakura e Oosawa, que describiran as forzas de depleción inducidas por interaccións estéricas. Unha marca distintiva do mecanismo que se infire do dito anteriormente é que o efecto é completamente atérmico, e, por tanto, completamente entrópico. Estas ideas foron tamén propostas para explicar por que pequenos cosolutos, concretamente osmólitos protectores, que son excluídos preferencialmente das proteínas, tamén cambian o equilibrio de pregamento das proteínas cara ao estado pregado. Porén, demostrouse por varios métodos, tanto experimentais coma teóricos, que as forzas de depleción non son sempre de natureza entrópica.

## En medicina rexenerativa 
Satyam et al. da Universidade Nacional de Irlanda, Galway (NUI Galway) propuxeron o uso do ateigamento macromolecular como un medio para crear equivalentes de tecido ricos en medio extracelular (MEC ou ECM). O principio do ateigamento macromolecular deriva da noción de que *in vivo* as células se encontran nun espazo extracelular moi ateigado/denso e, por tanto, a conversión do procoláxeno sintetizado *de novo* a coláxeno I é rápida. Porén, nas condicións de cultivo (por exemplo, medio nutriente HAM F10: 16.55 g/L; medio DMEM/ F12: 16.78 g/L; medio con alta glicosa e L-glutamina DMEM: 17.22 g/L) aínda substancialmente máis diluídas que as dos fluídos corporais (por exemplo, urina: 36–50 g/L; sangue: 80 g/L), a conversión limitante da velocidade de procoláxeno a coláxeno I é moi lenta. Confirmouse que a adición de macromoléculas polidispersadas inertes (presentadas como obxectos esféricos de diámetro variable en medios de cultivo) facilitará a amplificación da produción de substitutos vivos ricos en medio extracelular. O ateigamento macromolecular ao imitar a densidade localizada dos tecidos nativos, pode utilizarse par modular efectivamente microambientes *in vitro'' e finalmente producir substitutos de células ricos en medio extracelular, en só horas de cultivo en vez de en días ou meses, sen comprometer as funcións celulares fundamentais.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Solución ideal
* Propiedades coligativas

### Ligazóns externas 
*
*