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Buenas tardes. Nosotros somos el equipo número 6 y les vamos a hablar sobre conceptos de desnaturalización de proteínas e identificación.
La desnaturalización de proteínas es un proceso crucial en la biología molecular donde las proteínas pierden su estructura tridimensional nativa debido a factores como el calor, cambios de pH o agentes químicos. Esta pérdida de estructura puede tener consecuencias significativas en su función biológica. Para comprender y estudiar las proteínas, se emplean diversas técnicas de identificación. La espectrometría de masas, la electroforesis en gel y la inmunotransferencia son ejemplos clave. Estas herramientas permiten analizar la composición, la estructura y la secuencia de aminoácidos de las proteínas, brindando así información esencial para la investigación biomédica y científica.
La desnaturalización de las proteínas ocurre cuando se pierde la conformación espacial o la estructura tridimensional de la proteína. Este es un proceso en el cual una proteína sufre un cambio estructural que produce, a su vez, un cambio funcional, pudiendo llegar a la pérdida total de la función biológica. La desnaturalización suele ir acompañada de cambios en las propiedades físicoquímicas de la proteína. La más común es la pérdida de solubilidad, aunque no siempre ocurre esto.
La desnaturalización de proteínas es consecuencia de algún factor externo. A estos se les llama agentes desnaturalizantes, de los cuales se hablará en un momento. También es importante mencionar y tomar en cuenta que el proceso de desnaturalización no afecta la estructura primaria de la proteína, es decir, no afecta la cadena de aminoácidos que forma la proteína, solamente a su conformación espacial.
Hay varios factores que pueden afectar este proceso. A continuación, hablaré de algunos de los factores más comunes que influyen. Primeramente, tenemos los cambios en la temperatura. La temperatura es uno de los factores más importantes que afecta a la desnaturalización. A medida que esta aumenta, la energía cinética en las moléculas, lo que puede causar la ruptura de los enlaces que mantienen la estructura tridimensional de la proteína.
Ahora tenemos a los cambios en el pH. El pH también puede influir en la desnaturalización debido a que los cambios pueden alterar la carga eléctrica de los aminoácidos que componen la proteína, lo cual, a su vez, afecta a las interacciones electrostáticas y la estructura tridimensional.
Otro sería la presencia de productos químicos. Algunos productos químicos, como los disolventes orgánicos, los ácidos fuertes o los metales pesados, pueden desnaturalizar las proteínas. Estos productos químicos interactúan con las moléculas de la proteína y alteran su estructura tridimensional.
Y por último, la presión. La presión también puede influir en la desnaturalización. A medida que la presión aumenta, las moléculas se comprimen y esto puede interferir con las interacciones que mantienen la estructura tridimensional de la proteína. Aunque estos son solo algunos de los factores que afectan a la desnaturalización más comunes, es importante tener en cuenta que cada proteína es única y puede responder de manera diferente a estos factores u otros.
Ahora vamos con dos ejemplos de desnaturalización de proteínas. Primeramente, tenemos el ejemplo de la cocción del huevo. Como sabemos, el huevo está principalmente compuesto por agua, proteínas, minerales, grasas, glucosa, etc. Una de las proteínas más presentes es la ovoalbúmina y su desnaturalización provoca la aparición del color blanco de la clara. Lo que sucede en este caso es que, cuando la temperatura es elevada, aumenta la energía cinética de las moléculas y destruye las interacciones débiles que mantienen la estructura terciaria. Al desorganizarse y su interior hidrofóbico entrar en contacto con un medio acuoso, estas se agregan y se precipitan.
El siguiente ejemplo es de la caseína de la leche al hacer suero de mantequilla. Lo que sucede en este caso es que la acidez del suero de mantequilla reacciona con el bicarbonato de sodio para producir masas suaves y esponjosas. Con esta combinación podemos hacer que la caseína se desnaturalice. Como se aprecia en la siguiente imagen, la caseína se agrupa en micelas y lo que ocasiona la pérdida de la estructura por pH es que se produce una alteración en la carga de los grupos ácidos y básicos de la proteína, debido a la cantidad de protones o de grupos hidroxilo del medio acuoso donde se encuentran. Esta alteración rompe las interacciones electrostáticas, por lo tanto, se deshace la estructura terciaria de la macromolécula, lo cual produce su precipitación.
Ahora hablaremos sobre la renaturalización de proteínas. Este es un proceso reversible de la desnaturalización de proteínas, pero cuando puede ser reversible. La mayoría son irreversibles, como hervir un huevo. Al basar una carne en condiciones suaves, puede recuperar su estructura original al remover el agente desnaturalizante. Si se reconstruyen las condiciones compatibles con la estructura nativa, la proteína se renaturaliza. Algunas proteínas pequeñas, como la ribonucleasa, sí muestran un proceso de renaturalización reversible.
Aquí tenemos un ejemplo que fue comprobado en 1950 por Christian Anthon, quien compartió el premio Nobel de Química. La ribonucleasa pancreática bovina, que es una enzima digestiva que degrada el ARN, se desnaturaliza cuando se trata con mercaptoetanol y urea. Durante este proceso, la ribonucleasa, formada por un solo polipéptido con cuatro puentes disulfuro, se despliega por completo y pierde toda su actividad biológica. La eliminación cuidadosa de los agentes desnaturalizantes, por medio de diálisis, produce el repliegue correcto del polipéptido y se vuelven a formar los enlaces disulfuro. Sin embargo, no todas las proteínas que se tratan de esta manera se renaturalizan.
A continuación, vamos a hablar sobre la identificación de proteínas. Esta va a tener como objetivo la detección, cuantificación y análisis de proteínas con la finalidad de investigar una gran variedad de procesos biológicos mediante técnicas especializadas que más adelante veremos. Las principales: la cuantificación de proteínas es la medición de la concentración de proteína total en una muestra. Las proteínas se pueden cuantificar directamente mediante absorbancia o también indirectamente mediante métodos colorimétricos o fluorimétricos, que ofrecen ventajas con una mayor sensibilidad.
Muy bien, ahora pasa su compañero David explicando sobre las técnicas de identificación de proteínas, recalcando el cómo actuarán estas. Cabe recalcar hechos muy importantes: primero, el hecho de que las proteínas se pueden conseguir gracias a alguna muestra biológica que puede ser, por ejemplo, sangre u orina; también que cada proteína va a trabajar con exactamente una carga, específicamente en la mayoría de los casos, carga la cual puedes independientemente poseer un polo positivo o negativo, tal puede reaccionar junto con la carga que posea algunas tinciones, específicamente con la que se vaya a trabajar: azul de Coomassie, folín y ocalteau, etc. También que algunas tinciones trabajan con la carga positiva o negativa de los aminoácidos, como podrían ser muy popularmente el triptófano, la histidina, la fenilalanina, etc.
Primeramente, a hablar sobre el ensayo de Bradford o la técnica de la tinción de azul de Coomassie. En esta técnica, a una muestra se le va a agregar una tinción conocida como ensayo de Bradford o azul de Coomassie, la cual va a poseer una carga negativa, así atrayendo estructuras como los aminoácidos que pueden poseer una carga positiva, tiñendo de azul las proteínas. Se caracteriza de ser rápida, alcanzando un rango de concentración de alrededor de entre 20 a 2000 microgramos sobre litro, llegando a absorber a una cantidad de alrededor de los 595 nanómetros, efectiva para identificar estructuras que componen aminoácidos de arginina, triptófano, tirosina, histidina u otros.
Otra técnica efectiva para identificar proteínas es el ensayo de Lowry. Este alcanza un rango de concentración de entre los 10 a las 1000 microgramos sobre mililitro. Trabaja con reactivos de diurético, lo que le da la capacidad de identificar patrones que se asemejen a algo derivado del cobre que posea carga positiva. También, a la vez, utilizándose un reactivo conocido como Folín-Ciocalteu, dando una tonalidad entre azul y verdosa. El ensayo de Lowry se caracteriza porque es altamente sensible, llegando a absorber entre 650 a una escala de los 750 nanómetros. Ayuda a identificar aminoácidos como podrían ser la tirosina o el triptófano y no es compatible con algunas estructuras como podrían ser el mercaptoetanol y los carbohidratos.
Otra técnica de identificación puede ser una conocida como absorción ultravioleta. Esta no utiliza específicamente alguna tinción en particular, sino que las proteínas se pueden identificar por medio de la exposición a la luz ultravioleta. Para lo cual se va a requerir de específicamente un aparato conocido como sistema PURE, con el cual en un laboratorio se puede emitir esta luz, la cual se va a refractar hacia la dirección donde está la muestra. Se caracteriza esta técnica de ser rápida y sensible, así como puede ser el ensayo de Lowry, con un rango de concentración esta de 0.1 a 100 microgramos sobre mililitro, con una absorción de alrededor de los 280 nanómetros en aminoácidos como pueden ser el triptófano nuevamente y la tirosina. Esta es rápida y eficaz, pero es en particular tiene el ligero contra de que no exactamente proteínas puedes identificar, sino que se pueden identificar otros compuestos como pueden ser alcoholes o ácidos nucleicos.
Y bueno, estos fueron algunos ejemplos de técnicas de identificación de proteínas. Como equipo, concluimos que la comprensión de la desnaturalización e identificación de proteínas es esencial para investigar y tratar enfermedades, diseñar terapias efectivas, desarrollar fármacos seguros y precisos, y también nos va a ayudar para mejorar las técnicas de diagnóstico clínico en su momento. Además, ayuda a los profesionales de la salud a comprender cómo ciertas enfermedades están relacionadas con cambios en la estructura de las proteínas, lo que puede abrir nuevas vías para el tratamiento y la prevención de enfermedades. Por ello, es muy importante en nuestra área y más en un futuro.