Dimerización
Proceso químico de unión de dos entidades moleculares mediante enlaces de cualquier tipo.

En química , la dimerización es el proceso de unir dos entidades moleculares idénticas o similares mediante enlaces . Los enlaces resultantes pueden ser fuertes o débiles. Muchas especies químicas simétricas se describen como dímeros , incluso cuando el monómero es desconocido o altamente inestable. [1]

El término homodímero se utiliza cuando las dos subunidades son idénticas (p. ej. A–A) y heterodímero cuando no lo son (p. ej. A–B). El proceso inverso de la dimerización se suele denominar disociación . Cuando dos iones con carga opuesta se asocian para formar dímeros, se denominan pares de Bjerrum [2] , en honor al químico danés Niels Bjerrum .

Dímeros no covalentes

Los dímeros de ácidos carboxílicos se encuentran a menudo en la fase de vapor.

Los ácidos carboxílicos anhidros forman dímeros mediante la unión de hidrógeno del hidrógeno ácido y el oxígeno del grupo carbonilo. Por ejemplo, el ácido acético forma un dímero en la fase gaseosa, donde las unidades monoméricas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno . [3] Muchas moléculas que contienen OH forman dímeros, por ejemplo, el dímero de agua .

Los excímeros y exciplexos son estructuras excitadas con una vida media corta. Por ejemplo, los gases nobles no forman dímeros estables, pero sí forman los excímeros Ar 2 *, Kr 2 * y Xe 2 * bajo alta presión y estimulación eléctrica. [4]

Dímeros covalentes

La dimerización del ciclopentadieno da lugar al diciclopentadieno, aunque esto puede no resultar evidente a primera vista. Esta dimerización es reversible.

Los dímeros moleculares suelen formarse mediante la reacción de dos compuestos idénticos, p. ej.: 2A → A−A . En este ejemplo, se dice que el monómero "A" se dimeriza para dar el dímero " A−A ".

El diciclopentadieno es un dímero asimétrico de dos moléculas de ciclopentadieno que han reaccionado en una reacción de Diels-Alder para dar el producto. Al calentarse, se "fractura" (sufre una reacción retro-Diels-Alder) para dar monómeros idénticos:

do 10 yo 12 ⟶ 2 do 5 yo 6 {\displaystyle {\ce {C10H12 -> 2 C5H6}}}

Muchos elementos no metálicos se presentan en forma de dímeros: hidrógeno , nitrógeno , oxígeno y los halógenos flúor , cloro , bromo y yodo . Algunos metales forman una proporción de dímeros en su fase de vapor: dilitio ( Li 2 ), disodio ( Na 2 ), dipotasio ( K 2 ), dirubidio ( Rb 2 ) y dicaesio ( Cs 2 ). Estos dímeros elementales son moléculas diatómicas homonucleares .

Química de polímeros

En el contexto de los polímeros , "dímero" también se refiere al grado de polimerización 2, independientemente de la estequiometría o de las reacciones de condensación .

Un caso en el que esto es aplicable es el de los disacáridos . Por ejemplo, la celobiosa es un dímero de la glucosa , aunque la reacción de formación produce agua :

2 do 6 yo 12 Oh 6 ⟶ do 12 yo 22 Oh 11 + yo 2 Oh {\displaystyle {\ce {2 C6H12O6 -> C12H22O11 + H2O}}}

Aquí, el dímero resultante tiene una estequiometría diferente del par inicial de monómeros.

Los disacáridos no necesitan estar compuestos por los mismos monosacáridos para ser considerados dímeros. Un ejemplo es la sacarosa , un dímero de fructosa y glucosa, que sigue la misma ecuación de reacción que la presentada anteriormente.

Los aminoácidos también pueden formar dímeros, que se denominan dipéptidos . Un ejemplo es la glicilglicina , que consiste en dos moléculas de glicina unidas por un enlace peptídico . Otros ejemplos son el aspartamo y la carnosina .

Dímeros inorgánicos y organometálicos

Muchas moléculas e iones se describen como dímeros, incluso cuando el monómero es difícil de encontrar.

Boranos

Borano y diborano

El diborano ( B2H6 ) es un dímero del borano , que es difícil de encontrar y rara vez se observa. Casi todos los compuestos del tipo R2BH existen como dímeros. [ 5]

Compuestos de organoaluminio

Dímero de trimetilaluminio

Los compuestos de trialquilaluminio pueden existir como monómeros o dímeros, dependiendo del volumen estérico de los grupos unidos. Por ejemplo, el trimetilaluminio existe como dímero, pero el trimesitalluminio adopta una estructura monomérica. [6]

Compuestos organocromados

El dímero tricarbonílico de ciclopentadienilcromo]] existe en cantidades de equilibrio mensurables con el radical monometálico (C 5 H 5 )Cr(CO) 3 . [7]

Dímeros bioquímicos

Dímeros de pirimidina

Los dímeros de pirimidina (también conocidos como dímeros de timina) se forman mediante una reacción fotoquímica a partir de bases de ADN de pirimidina cuando se exponen a la luz ultravioleta. [6] Esta reticulación provoca mutaciones del ADN , que pueden ser cancerígenas , causando cánceres de piel . [6] Cuando los dímeros de pirimidina están presentes, pueden bloquear las polimerasas , disminuyendo la funcionalidad del ADN hasta que se repare. [6]

Dímeros de proteínas

Dímero de tubulina

Los dímeros de proteínas surgen de la interacción entre dos proteínas que pueden interactuar aún más para formar oligómeros más grandes y complejos . [8] Por ejemplo, la tubulina se forma por la dimerización de la α-tubulina y la β-tubulina y este dímero puede luego polimerizarse aún más para formar microtúbulos . [9] Para las proteínas simétricas, el complejo proteico más grande se puede descomponer en subunidades proteicas idénticas más pequeñas , que luego se dimerizan para disminuir el código genético requerido para formar la proteína funcional. [8]

Receptores acoplados a proteína G

Los receptores acoplados a proteína G (GPCR), la familia de receptores más grande y diversa del genoma humano, han sido estudiados ampliamente y estudios recientes respaldan su capacidad para formar dímeros. [10] Los dímeros de GPCR incluyen tanto homodímeros como heterodímeros formados a partir de miembros relacionados de la familia GPCR. [11] Si bien no todos, algunos GPCR requieren dimerización para funcionar, como el receptor GABA B , lo que enfatiza la importancia de los dímeros en los sistemas biológicos. [12]

Dimerización del receptor de tirosina quinasa

Receptor de tirosina quinasa

Al igual que para los receptores acoplados a proteína G, la dimerización es esencial para que las tirosina quinasas del receptor (RTK) realicen su función en la transducción de señales , lo que afecta a muchos procesos celulares diferentes. [13] Las RTK normalmente existen como monómeros, pero experimentan un cambio conformacional al unirse al ligando , lo que les permite dimerizarse con RTK cercanas. [14] [15] La dimerización activa los dominios de quinasa citoplasmáticos que son responsables de una mayor transducción de señales . [13]


Véase también

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Referencias

  • "Definición del "Libro de Oro" de la IUPAC". doi : 10.1351/goldbook.D01744 . S2CID  242984652 . Consultado el 11 de julio de 2024 .
  1. ^ "Dimerización".
  2. ^ Adar, Ram M.; Markovich, Tomer; Andelman, David (17 de mayo de 2017). "Pares de Bjerrum en soluciones iónicas: un enfoque de Poisson-Boltzmann". The Journal of Chemical Physics . 146 (19): 194904. arXiv : 1702.04853 . Código Bibliográfico :2017JChPh.146s4904A. doi :10.1063/1.4982885. ISSN  0021-9606. PMID  28527430. S2CID  12227786.
  3. ^ Karle, J.; Brockway, LO (1944). "Una investigación de difracción de electrones de los monómeros y dímeros de los ácidos fórmico, acético y trifluoroacético y el dímero de acetato de deuterio 1". Revista de la Sociedad Química Americana . 66 (4): 574–584. doi :10.1021/ja01232a022. ISSN  0002-7863.
  4. ^ Birks, JB (1 de agosto de 1975). "Excimers". Informes sobre el progreso en física . 38 (8): 903–974. doi :10.1088/0034-4885/38/8/001. ISSN  0034-4885. S2CID  240065177.
  5. ^ Shriver, Duward (2014). Química inorgánica (6.ª ed.). WH Freeman and Company. págs. 306-307. ISBN 9781429299060.
  6. ^ abcd Shriver, Duward (2014). Química inorgánica (6.ª ed.). WH Freeman and Company. págs. 377–378. ISBN 9781429299060.
  7. ^ Adams, Richard D.; Collins, Douglas E.; Cotton, F. Albert (1974). "Propiedades estructurales y de resonancia magnética inusuales del diciclopentadienilhexacarbonildicromo". Revista de la Sociedad Química Americana . 96 (5): 749–754. doi :10.1021/ja00810a019.
  8. ^ ab Marianayagam, Neelan J.; Sunde, Margaret; Matthews, Jacqueline M. (2004). "El poder de dos: dimerización de proteínas en biología". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 29 (11): 618–625. doi :10.1016/j.tibs.2004.09.006. ISSN  0968-0004. PMID  15501681.
  9. ^ Cooper, Geoffrey M. (2000). "Microtúbulos". La célula: un enfoque molecular. Segunda edición .
  10. ^ Faron-Górecka, Agata; Szlachta, Marta; Kolasa, Magdalena; Solich, Joanna; Górecki, Andrzej; Kuśmider, Maciej; Żurawek, Dariusz; Dziedzicka-Wasylewska, Marta (1 de enero de 2019), Shukla, Arun K. (ed.), "Capítulo 10: Comprensión de la dimerización de GPCR", Métodos en biología celular , Receptores acoplados a proteína G, Parte B, 149 , Academic Press : 155–178, doi :10.1016/bs.mcb.2018.08.005, ISBN 9780128151075, PMID  30616817, S2CID  58577416 , consultado el 27 de octubre de 2022
  11. ^ Rios, CD; Jordan, BA; Gomes, I.; Devi, LA (1 de noviembre de 2001). "Dimerización del receptor acoplado a proteína G: modulación de la función del receptor". Farmacología y terapéutica . 92 (2): 71–87. doi :10.1016/S0163-7258(01)00160-7. ISSN  0163-7258. PMID  11916530.
  12. ^ Lohse, Martin J (1 de febrero de 2010). "Dimerización en la movilidad y señalización de GPCR". Current Opinion in Pharmacology . GPCR. 10 (1): 53–58. doi :10.1016/j.coph.2009.10.007. ISSN  1471-4892. PMID  19910252.
  13. ^ ab Hubbard, Stevan R (1999-04-01). "Análisis estructural de las tirosinas quinasas receptoras". Progreso en biofísica y biología molecular . 71 (3): 343–358. doi : 10.1016/S0079-6107(98)00047-9 . ISSN  0079-6107. PMID  10354703.
  14. ^ Lemmon, Mark A.; Schlessinger, Joseph (25 de junio de 2010). "Señalización celular por tirosina quinasas receptoras". Cell . 141 (7): 1117–1134. doi :10.1016/j.cell.2010.06.011. ISSN  0092-8674. PMC 2914105 . PMID  20602996. 
  15. ^ Lemmon, Mark A.; Schlessinger, Joseph; Ferguson, Kathryn M. (1 de abril de 2014). "La familia EGFR: receptores de tirosina quinasas no tan prototípicos". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 6 (4): a020768. doi : 10.1101/cshperspect.a020768 . ISSN  1943-0264. PMC 3970421 . PMID  24691965. 
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