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. Puede cambiar de forma 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 catálisis enzimática. [2]
Análisis de laboratorio
Muchas técnicas biofísicas como cristalografía , RMN , resonancia paramagnética de electrones (EPR) usando técnicas de marcaje de espín , dicroísmo circular (CD) , intercambio de hidrógeno y FRET pueden usarse para estudiar el cambio conformacional macromolecular. La interferometría de polarización dual es una técnica de laboratorio capaz de medir cambios conformacionales en biomoléculas en tiempo real a muy alta resolución. [ cita requerida ]
Recientemente se ha aplicado una técnica óptica no lineal específica llamada generación de segundo armónico (SHG) al estudio del cambio conformacional en proteínas. [3] En este método, se coloca una sonda activa de segundo armónico en un sitio que experimenta movimiento en la proteína por mutagénesis o unión no específica del sitio, y la proteína se adsorbe o 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 lo 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 el espacio real y en tiempo real. Los aminoácidos no naturales activos de segundo armónico también se pueden utilizar como sondas. [ cita requerida ]
Otro método aplica biosuperficies electroconmutables donde las proteínas se colocan encima de moléculas de ADN cortas 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 los cambios conformacionales.
Ejemplos de
Los cambios conformacionales son importantes para:
- Transportadores ABC [4]
- catálisis [5]
- locomoción celular y proteínas motoras [6]
- formación de complejos de proteínas [7]
- canales iónicos [8]
- mecanorreceptores y mecanotransducción [9]
- actividad reguladora [10]
- transporte de metabolitos a través de las membranas celulares [11] [12]
Ver también
enlaces externos
- Frauenfelder, H. New analiza los movimientos de las proteínas Nature 338, 623 - 624 (20 de abril de 1989) .
- Detección con biosuperficies electroconmutables
Referencias
- ^ Bu Z, Callaway DJ (2011). ¡Las proteínas se mueven! Dinámica de proteínas y alosterio de largo alcance en la señalización celular . Avances en química de proteínas y biología estructural . 83 . págs. 163–221. doi : 10.1016 / B978-0-12-381262-9.00005-7 . ISBN 9780123812629. PMID 21570668 .
- ^ 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): 669–673. Código bibliográfico : 2009Natur.462..669F . doi : 10.1038 / nature08615 . PMC 2805857 . PMID 19956261 .
- ^ Salafsky, Joshua S .; Cohen, Bruce (2008). "Un aminoácido no natural activo de segundo armónico como sonda estructural de biomoléculas en superficies". Revista de Química Física . 112 (47): 15103-15107. doi : 10.1021 / jp803703m . PMID 18928314 .
- ^ Ponte-Sucre A, ed. (2009). Transportadores ABC en microorganismos . Caister Académico. ISBN 978-1-904455-49-3.
- ^ Kamerlin SC, Warshel A (mayo de 2010). "En los albores del siglo XXI: ¿Es la dinámica el eslabón perdido para comprender la catálisis enzimática?" . Las proteínas . 78 (6): 1339–75. doi : 10.1002 / prot.22654 . PMC 2841229 . PMID 20099310 .
- ^ Howard, Jonathan (2001). Mecánica de las proteínas motoras y el citoesqueleto (1ª ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 9780878933334.
- ^ Callaway DJ, Matsui T, Weiss T, Stingaciu LR, Stanley CB, Heller WT, Bu Z (abril de 2017). "Activación controlable de la dinámica de 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 .
- ^ Hille B (2001) [1984]. Canales de iones de membranas excitables (3ª ed.). Sunderland, Mass: Sinauer Associates, Inc. p. 5. ISBN 978-0-87893-321-1.
- ^ Nicholl ID, Matsui T, Weiss TM, Stanley CB, Heller WT, Martel A, Farago B, Callaway DJ, Bu Z (21 de agosto de 2018). "Estructura de alfa-catenina y dinámica de nanoescala en solución y en complejo con F-actina" . Revista biofísica . 115 (4): 642–654. doi : 10.1016 / j.bpj.2018.07.005 . hdl : 2436/621755 . PMC 6104293 . PMID 30037495 .
- ^ Donald, Voet (2011). Bioquímica . Voet, Judith G. (4ª ed.). Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons. ISBN 9780470570951. OCLC 690489261 .
- ^ Páginas de biología de Kimball Archivado el 25 de enero de 2009 en Wayback Machine , Cell Membranes
- ^ Singleton P (1999). Bacteria in Biology, Biotechnology and Medicine (5ª ed.). Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-471-98880-9.