La entropía conformacional es la entropía asociada con el número de conformaciones de una molécula. El concepto se aplica más comúnmente a macromoléculas biológicas como proteínas y ARN , pero también se usa para polisacáridos y otras moléculas. Para calcular la entropía conformacional, las posibles conformaciones de la molécula pueden primero discretizarse en un número finito de estados, normalmente caracterizados por combinaciones únicas de ciertos parámetros estructurales, a cada uno de los cuales se le ha asignado una energía . En proteínas, ángulos diedros de la columna vertebral yde cadena lateral de rotámeros son comúnmente utilizados como parámetros, y en el ARN el apareamiento de bases patrón pueden ser utilizados. Estas características se utilizan para definir los grados de libertad (en el sentido de la mecánica estadística de un posible "microestado"). La entropía conformacional asociada con una estructura o estado particular, como una hélice alfa , una estructura de proteína plegada o desplegada, depende entonces de la probabilidad de ocupación de esa estructura.
La entropía de la espiral aleatoria heterogénea o de las proteínas desnaturalizadas es significativamente mayor que la de la estructura terciaria de estado nativo plegada . En particular, la entropía conformacional de los amino ácidos cadenas laterales se piensa en una proteína a ser un importante contribuyente a la estabilización energética del estado desnaturalizado y por lo tanto una barrera para el plegamiento de proteínas . [1] Sin embargo, un estudio reciente ha demostrado que la entropía conformacional de la cadena lateral puede estabilizar estructuras nativas entre estructuras compactas alternativas. [2] Se puede estimar la entropía conformacional del ARN y las proteínas; por ejemplo, los métodos empíricos para estimar la pérdida de entropía conformacional en una cadena lateral particular en la incorporación en una proteína plegada pueden predecir aproximadamente los efectos de mutaciones puntuales particulares en una proteína. Las entropías conformacionales de cadena lateral se pueden definir como muestreo de Boltzmann sobre todos los estados rotámeros posibles: [3]
dónde es la constante del gas y es la probabilidad de que un residuo esté en rotámero . [3]
El rango conformacional limitado de residuos de prolina reduce la entropía conformacional del estado desnaturalizado y, por tanto, estabiliza los estados nativos. Se ha observado una correlación entre la termoestabilidad de una proteína y su contenido de residuos de prolina. [4]
Ver también
Referencias
- ^ Doig AJ, Sternberg MJE. (1995). Entropía conformacional de cadena lateral en el plegamiento de proteínas. Protein Science 4: 2247-51.
- ^ Zhang J, Liu JS (2006) sobre entropía conformacional de cadena lateral de proteínas. PLoS Comput Biol 2 (12): e168. doi : 10.1371 / journal.pcbi.0020168
- ↑ a b Pickett SD, Sternberg MJ. (1993). Escala empírica de la entropía conformacional de la cadena lateral en el plegamiento de proteínas. J Mol Biol 231 (3): 825-39.
- ^ Watanabe K., Masuda T., Ohashi H., Mihara H. y Suzuki Y. Múltiples sustituciones de prolina termoestabilizan acumulativamente Bacillus cereus ATCC7064 oligo-1,6-glucosidasa. Prueba irrefutable que respalda la regla de la prolina. Eur J Biochem 226, 277 - 83 (1994).