Entropía conformacional

En termodinámica química , 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 puede utilizar para polisacáridos y otras moléculas. Para calcular la entropía conformacional, las posibles conformaciones de la molécula pueden discretizarse primero en un número finito de estados, generalmente caracterizados por combinaciones únicas de ciertos parámetros estructurales, a cada uno de los cuales se le ha asignado una energía . En proteínas, los ángulos diedros de la cadena principal y los rotámeros de la cadena lateral se utilizan comúnmente como parámetros, y en ARN se puede utilizar el patrón de apareamiento de bases . Estas características se utilizan para definir los grados de libertad (en el sentido de mecánica estadística de un posible "microestado"). La entropía conformacional asociada con una estructura o estado particular, como una hélice alfa , una estructura proteica plegada o desplegada, depende entonces de la probabilidad de ocupación de esa estructura.

La entropía de las proteínas heterogéneas aleatorias o desnaturalizadas es significativamente mayor que la de la estructura terciaria de su estado nativo plegado . En particular, se cree que la entropía conformacional de las cadenas laterales de aminoácidos en una proteína es un contribuyente importante 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 las estructuras nativas entre estructuras compactas alternativas. ^[2] La entropía conformacional del ARN y las proteínas se puede estimar; por ejemplo, los métodos empíricos para estimar la pérdida de entropía conformacional en una cadena lateral particular al incorporarse a una proteína plegada pueden predecir aproximadamente los efectos de mutaciones puntuales particulares en una proteína. Las entropías conformacionales de la cadena lateral se pueden definir como muestreo de Boltzmann sobre todos los estados rotámeros posibles: ^[3]

${\displaystyle S=-R\sum _{i}p_{i}\ln p_{i}}$

donde R es la constante del gas y p _i es la probabilidad de que haya un residuo en el rotámero i . ^[3]

El rango conformacional limitado de los residuos de prolina reduce la entropía conformacional del estado desnaturalizado y, por lo tanto, estabiliza los estados nativos. Se ha observado una correlación entre la termoestabilidad de una proteína y su contenido de residuos de prolina. ^[4]

• Entropía de configuración
• Embudo plegable
• Entropía de bucle
• Glóbulo fundido
• Plegamiento de proteínas

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