La mayoría de las mediciones termodinámicas de las reacciones de unión se basan en la validez de la ley de acción de masas y en la suposición de una solución diluida. Sin embargo, los sistemas biológicos importantes como la unión al receptor ligando alostérico, la aglomeración macromolecular o las moléculas mal plegadas pueden no cumplir con estos supuestosy puede requerir un modelo de reacción particular. Hoy en un artículo publicado en ciencia revista de un equipo de la Universidad de Barcelona, los investigadores han determinado las propiedades termodinámicas en los sistemas complejos biomoleculares, como las energías de unión, la selectividad química y la alosterización de los ácidos nucleicos y péptidos de forma independiente del modelo.
El estudio se ha llevado a cabo en el Laboratorio de Pequeños Biosistemas de la Universidad de Barcelona, dirigido por Fèlix Ritort, profesor del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Facultad de Física de la UB, y ha contado con la participación delinvestigadores Joan Camuñas y Anna Alemany.
"Esta investigación amplía el uso de teoremas de fluctuación más allá de las reacciones de plegamiento unimolecular, uniendo la termodinámica de los sistemas pequeños y las leyes básicas del equilibrio químico. Además, se podría utilizar un enfoque similar para interacciones de ARN-proteína y proteína-proteína más complejas,"explica Felix Ritort,.
Las energías de unión son cantidades clave que determinan el destino de las reacciones intermoleculares y las técnicas de fuerza, como pinzas ópticas aplicadas a moléculas individuales, que se pueden usar para atraer complejos de ligando-ADN individuales, permitiendo la detección de eventos de unión uno a la vez.
"Introducimos un teorema de fluctuación para la unión de ligandos FTLB que nos permite extraer directamente energías de unión de reacciones bimoleculares o de orden superior a partir de mediciones de trabajo irreversibles en experimentos de extracción" explica Ritort.
La manipulación de una sola molécula es particularmente adecuada para observar la formación de estructuras mal plegadas, pero faltan métodos para caracterizar estos sistemas. Al aplicar el FTLB, fue posible extraer la energía de unión de estas estructuras no nativas estabilizadas cinéticamente.
"Al usar una horquilla de ADN con dos áreas / puntos de unión separados por 4 pares de bases, observamos que la formación de una estructura mal plegada consiste en dos series cortas de horquillas", dice Ritort. Utilizando diferentes sistemas biomoleculares de complejidad creciente, proporcionamoscon una verificación de una sola molécula de la ley de acción de masas y mostró cómo el FTLB puede explicar el intercambio de masa entre un sistema molecular y el medio ambiente ". El FTLB proporcionó una medición experimental directa de las energías de unión sin suponer ningún modelo o esquema de reacción,lo cual es particularmente útil en casos donde la ley de acción de masas no funciona ", concluyó Ritort.
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Materiales proporcionado por Universidad de Barcelona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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