7.7B: Desnaturalización y plegamiento de proteínas

La desnaturalización es un proceso en el que las proteínas pierden su forma y, por lo tanto, su función debido a cambios en el pH o la temperatura.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Discutir el proceso de desnaturalización de proteínas

Claves para llevar

Puntos Clave

• Las proteínas cambian de forma cuando se exponen a diferentes pH o temperaturas.
• El organismo regula estrictamente el pH y la temperatura para evitar que proteínas como las enzimas se desnaturalicen.
• Algunas proteínas pueden replegarse después de la desnaturalización mientras que otras no.
• Las proteínas chaperonas ayudan a que algunas proteínas se plieguen en la forma correcta.

Términos Clave

• chaperonina: proteínas que proporcionan condiciones favorables para el correcto plegamiento de otras proteínas, evitando así la agregación
• desnaturalización: el cambio de estructura de plegamiento de una proteína (y por lo tanto de las propiedades físicas) causado por el calentamiento, cambios en el pH o exposición a ciertos productos químicos

Cada proteína tiene su propia secuencia única de aminoácidos y las interacciones entre estos aminoácidos crean una forma específica. Esta forma determina la función de la proteína, desde digerir la proteína en el estómago hasta transportar oxígeno en la sangre.

Cambiar la forma de una proteína

Si la proteína está sujeta a cambios de temperatura, pH o exposición a productos químicos, las interacciones internas entre los aminoácidos de la proteína pueden alterarse, lo que a su vez puede alterar la forma de la proteína. Aunque la secuencia de aminoácidos (también conocida como estructura primaria de la proteína) no cambia, la forma de la proteína puede cambiar tanto que se vuelve disfuncional, en cuyo caso la proteína se considera desnaturalizada. La pepsina, la enzima que descompone la proteína en el estómago, solo opera a un pH muy bajo. A mayor conformación de pepsina de pH, la forma en que su cadena polipeptídica se pliega en tres dimensiones, comienza a cambiar. El estómago mantiene un pH muy bajo para asegurar que la pepsina continúe digiriendo la proteína y no se desnaturalice.

Enzimas

Debido a que casi todas las reacciones bioquímicas requieren enzimas, y debido a que casi todas las enzimas solo funcionan de manera óptima dentro de rangos de temperatura y pH relativamente estrechos, muchos mecanismos homeostáticos regulan las temperaturas y el pH apropiados para que las enzimas puedan mantener la forma de su sitio activo.

Revertir la desnaturalización

A menudo es posible revertir la desnaturalización porque la estructura primaria del polipéptido, los enlaces covalentes que contienen los aminoácidos en su secuencia correcta, está intacta. Una vez que se elimina el agente desnaturalizante, las interacciones originales entre los aminoácidos devuelven la proteína a su conformación original y puede reanudar su función.

Sin embargo, la desnaturalización puede ser irreversible en situaciones extremas, como freír un huevo. El calor de una sartén desnaturaliza la proteína de albúmina en la clara de huevo líquida y se vuelve insoluble. La proteína en la carne también se desnaturaliza y se vuelve firme cuando se cocina.

Figura: La desnaturalización de una proteína es ocasionalmente irreversible: (Arriba) La proteína albúmina en clara de huevo cruda y cocida. (Abajo) Una analogía de clip visualiza el proceso: cuando están reticulados, los clips ('aminoácidos ') ya no se mueven libremente; su estructura se reordena y 'desnaturaliza'.

Las proteínas chaperonas (o chaperoninas) son proteínas colaboradoras que proporcionan condiciones favorables para que se lleve a cabo el plegamiento de proteínas. Las chaperoninas se agrupan alrededor de la proteína formadora y evitan que otras cadenas polipeptídicas se agregen. Una vez que la proteína diana se pliega, las chaperoninas se desasocian.