La avidina es una proteína tetramérica que se une a biotina producida en los oviductos de aves , reptiles y anfibios y depositada en la clara de sus huevos . Los miembros diméricos de la familia de las avidinas también se encuentran en algunas bacterias. [1] En la clara de huevo de gallina, la avidina constituye aproximadamente el 0,05% de la proteína total (aproximadamente 1800 μg por huevo). La proteína tetramérica contiene cuatro subunidades idénticas (homotetrámero), cada una de las cuales puede unirse a la biotina (vitamina B 7, vitamina H) con un alto grado de afinidad y especificidad. La constante de disociación del complejo avidina-biotina se mide en K D ≈ 10-15 M, lo que lo convierte en uno de los enlaces no covalentes más fuertes conocidos. [2]
Familia Avidin | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Avidina | |||||||
Pfam | PF01382 | |||||||
InterPro | IPR005468 | |||||||
PROSITE | PDOC00499 | |||||||
CATH | 1slf | |||||||
SCOP2 | 1slf / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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En su forma tetramérica, se estima que la avidina tiene un tamaño de 66 a 69 k Da . [3] El 10% del peso molecular es aportado por carbohidratos, compuestos de cuatro a cinco residuos de manosa y tres residuos de N-acetilglucosamina. [4] Los restos de carbohidratos de la avidina contienen al menos tres tipos estructurales de oligosacáridos únicos que son similares en estructura y composición. [5]
La avidina funcional se encuentra solo en el huevo crudo, ya que la afinidad por la biotina de la proteína se destruye con la cocción. Se desconoce la función natural de la avidina en los huevos, aunque se ha postulado que se produce en el oviducto como inhibidor del crecimiento bacteriano, al unirse a la biotina útil para el crecimiento bacteriano. Como evidencia de esto, la estreptavidina , una proteína relacionada con la misma afinidad de biotina y un sitio de unión muy similar, es producida por ciertas cepas de la bacteria Streptomyces y se cree que sirve para inhibir el crecimiento de bacterias competidoras, a la manera de un antibiótico . [6]
Se ha aislado una forma no glicosilada de avidina a partir de un producto preparado comercialmente; sin embargo, no es concluyente si la forma no glicosilada se produce de forma natural o es un producto del proceso de fabricación. [7]
Descubrimiento
La avidina fue descubierta por Esmond Emerson Snell (1914-2003). Este descubrimiento comenzó con la observación de que los pollitos con una dieta de clara de huevo cruda tenían deficiencia de biotina , a pesar de la disponibilidad de la vitamina en su dieta. [8] Se concluyó que un componente de la clara de huevo secuestraba biotina [8] que Snell verificó in vitro usando un ensayo de levadura . [9] Más tarde, Snell aisló el componente de la clara de huevo responsable de la unión de la biotina y, en colaboración con Paul György , confirmó que la proteína de huevo aislada era la causa de la deficiencia de biotina o "lesión de la clara de huevo". [10] En ese momento, los investigadores de la Universidad de Texas habían llamado provisionalmente a la proteína avidalbúmina (literalmente, albúmina hambrienta) . [10] El nombre de la proteína fue posteriormente revisado a "avidina" basado en su afinidad por la biotina (ávido + biotina). [11]
Aplicaciones
Avidina | ||||||
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Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | AVD | |||||
UniProt | P02701 | |||||
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A menos que se especifique lo contrario, "avidina", el reactivo biomédico es avidina de pollo. |
La investigación de la década de 1970 ayudó a establecer el sistema avidina-biotina como una herramienta poderosa en las ciencias biológicas. Conscientes de la fuerza y especificidad del complejo avidina-biotina, los investigadores comenzaron a explotar la avidina y la estreptavidina de pollo como sondas y matrices de afinidad en numerosos proyectos de investigación. [12] [13] [14] [15] Poco después, los investigadores Bayer y Wilchek desarrollaron nuevos métodos y reactivos para biotinilar anticuerpos y otras biomoléculas, [16] [17] permitiendo la transferencia del sistema avidina-biotina a una variedad de aplicaciones biotecnológicas. En la actualidad, la avidina se utiliza en una variedad de aplicaciones que van desde la investigación y el diagnóstico hasta los dispositivos médicos y farmacéuticos.
La afinidad de la avidina por la biotina se aprovecha en una amplia gama de ensayos bioquímicos, que incluyen Western blot , ELISA , ELISPOT y ensayos pull-down . En algunos casos, el uso de anticuerpos biotinilados ha permitido la sustitución de anticuerpos marcados con yodo radiactivo en sistemas de radioinmunoensayo , para dar un sistema de ensayo que no es radiactivo. [ cita requerida ]
La avidina inmovilizada sobre soportes sólidos también se utiliza como medio de purificación para capturar proteínas marcadas con biotina o moléculas de ácido nucleico. Por ejemplo, las proteínas de la superficie celular pueden marcarse específicamente con reactivo de biotina impermeable a la membrana y luego capturarse específicamente usando un soporte a base de avidina. [ cita requerida ]
Formas modificadas
Como una glicoproteína cargada básicamente, la avidina exhibe unión no específica en algunas aplicaciones. La neutravidina , una avidina desglicosilada con argininas modificadas, presenta un punto isoeléctrico (pI) más neutro y está disponible como alternativa a la avidina nativa, siempre que surjan problemas de unión no específica. Las formas neutrales desglicosiladas de avidina de pollo están disponibles a través de Sigma-Aldrich (Extravidin), Thermo Scientific (NeutrAvidin), Invitrogen (NeutrAvidin) y e-Proteins (NeutraLite).
Dada la fuerza del enlace avidina-biotina, la disociación del complejo avidina-biotina requiere condiciones extremas que provocan la desnaturalización de las proteínas. La naturaleza no reversible del complejo avidina-biotina puede limitar la aplicación de la avidina en aplicaciones de cromatografía de afinidad donde es deseable la liberación del ligando capturado. Los investigadores han creado una avidina con características de unión reversibles mediante la nitración o yodación del sitio de unión tirosina. [18] La avidina modificada exhibe fuertes características de unión a biotina a pH 4 y libera biotina a un pH de 10 o más. [18] Una forma monomérica de avidina con una afinidad reducida por la biotina también se emplea en muchas resinas de afinidad disponibles comercialmente. La avidina monomérica se crea mediante el tratamiento de la avidina nativa inmovilizada con urea o guanidina HCl (6–8 M), lo que le confiere una disociación menor K D ≈ 10 −7 M. [19] Esto permite que la elución de la matriz de avidina se produzca en condiciones más leves. , condiciones no desnaturalizantes, utilizando concentraciones bajas de biotina o condiciones de pH bajo. Para un único sitio de unión de biotina de alta afinidad sin reticulación, se puede usar una versión monovalente del pariente lejano de la avidina, la estreptavidina. [20]
Bloqueo de la unión de biotina
La estabilidad térmica y la actividad de unión a biotina de la avidina son de interés tanto práctico como teórico para los investigadores, ya que la estabilidad de la avidina es inusualmente alta y la avidina es un antinutriente en la alimentación humana. [21] Un estudio de 1966 publicado en Biochemical and Biophysical Research Communications encontró que la estructura de la avidina permanece estable a temperaturas por debajo de 70 ° C (158 ° F). Por encima de 70 ° C (158 ° F), la estructura de la avidina se altera rápidamente y, a 85 ° C (185 ° F), se encuentra una gran pérdida de estructura y pérdida de la capacidad de unirse a la biotina. [22] Un ensayo de 1991 para el Journal of Food Science detectó una actividad sustancial de la avidina en la clara de huevo cocida: "la actividad residual media de la avidina en la clara de huevo frita, pochada y hervida (2 min) fue del 33, 71 y 40% de la actividad en la clara de huevo." El ensayo supuso que los tiempos de cocción no eran suficientes para calentar adecuadamente todas las áreas de puntos fríos dentro de la clara de huevo. La inactivación completa de la capacidad de unión a biotina de la avidina requirió hervir durante más de 4 minutos. [23]
Un estudio de 1992 encontró que la inactivación térmica de la actividad de unión a biotina de la avidina se describió mediante D 121 ° C = 25 min yz = 33 ° C. Este estudio no estuvo de acuerdo con las suposiciones anteriores "que el sitio de unión de la avidina se destruye por desnaturalización por calor ". [21]
Las propiedades de unión a biotina de la avidina se aprovecharon durante el desarrollo de idrabiotaparinux , una heparina de bajo peso molecular de acción prolongada utilizada en el tratamiento de la trombosis venosa . Debido a la naturaleza de acción prolongada de idraparinux , se expresaron inquietudes sobre el tratamiento clínico de las complicaciones hemorrágicas. Añadiendo un resto de biotina a la molécula de idraparinux, se formó idrabiotaparinux; su actividad anticoagulante en el contexto de un episodio hemorrágico puede revertirse mediante una infusión intravenosa de avidina. [24]
Ver también
- Estreptavidina
- Biotinilación
Referencias
- ^ Helppolainen SH, Nurminen KP, Määttä JA, Halling KK, Slotte JP, Huhtala T, et al. (Agosto de 2007). "Rizavidina de Rhizobium etli: el primer dímero natural de la familia de proteínas avidina" . La revista bioquímica . 405 (3): 397–405. doi : 10.1042 / BJ20070076 . PMC 2267316 . PMID 17447892 .
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enlaces externos
- Interacción huevo-stremely útil [ enlace muerto ] : artículo de estructura en el Protein Data Bank