Cambio conformacional

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. Su forma puede cambiar en respuesta a cambios en su entorno u otros factores; cada forma posible se denomina conformación y una transición entre ellas se denomina cambio conformacional . Los factores que pueden inducir dichos 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 la catálisis enzimática . ^[2]

Muchas técnicas biofísicas, como la cristalografía , la RMN , la resonancia paramagnética electrónica (EPR) con técnicas de marcaje de espín , el dicroísmo circular (CD) , el intercambio de hidrógeno y la FRET, se pueden utilizar para estudiar el cambio conformacional macromolecular. La interferometría de polarización dual es una técnica de sobremesa capaz de proporcionar información sobre los cambios conformacionales en biomoléculas. ^[3]

Recientemente se ha aplicado una técnica óptica no lineal específica denominada generación de segundo armónico (SHG) al estudio del cambio conformacional en proteínas. ^[4] 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 de sitio, y la proteína se adsorbe o se inmoviliza específicamente en una superficie. Un cambio en la conformación de la proteína produce un cambio en la orientación neta del colorante en relación con el plano de la superficie y, por lo tanto, en la intensidad del haz del segundo 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 , en las que las proteínas se colocan sobre moléculas cortas de ADN 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. ^{[ cita requerida ]}

Las "nanoantenas" hechas de ADN –un nuevo tipo de antena óptica a escala nanométrica– se pueden unir a las proteínas y producir una señal a través de fluorescencia para sus distintos cambios conformacionales. ^{[5] [6]}

La cristalografía de rayos X puede proporcionar información sobre los cambios en la conformación a nivel atómico, pero el costo y la dificultad de tales experimentos hacen que los métodos computacionales sean una alternativa atractiva. ^[7] El análisis de modo normal con modelos de red elástica, como el modelo de red gaussiana , se puede utilizar para investigar trayectorias de dinámica molecular, así como estructuras conocidas. ^{[8] [9]} ProDy es una herramienta popular para dicho análisis. ^[10]

Los cambios conformacionales son importantes para:

• Transportadores ABC ^[11]
• catálisis ^[12]
• Proteínas motoras y de locomoción celular ^[13]
• Formación de complejos proteicos ^[14]
• canales iónicos ^[15]
• mecanorreceptores y mecanotransducción ^[16]
• Actividad reguladora ^[17]
• Transporte de metabolitos a través de las membranas celulares ^{[18] [19]}

• Base de datos de diversidad conformacional de proteínas
• Dinámica de proteínas
• Base de datos de movimientos macromoleculares (molmovdb)

• Frauenfelder, H. Nuevas miradas a los movimientos de las proteínas Nature 338, 623 - 624 (20 de abril de 1989).
• Detección con biosuperficies electroconmutables