Modificações conformacionais em soluções aquosas de aminoácidos e de ácido polimetacrílico induzidas por salto de PH

Abstract

As proteínas são bio polímeros que desempenham as suas funções biológicas quando dispostas numa forma específica – conformação nativa. Alterações nas suas conformações nativas originam conformações não funcionais que induzem mudanças na cinética de processos de desdobramento e transições de estado que podem ser verificados em patogéneses de várias doenças graves, tais como Alzheimer, Parkinson e Creutzfeldt-Jakob. A protonação de cadeias laterais de aminoácidos específicos é por vezes suficiente para induzir processos de desdobramento em peptídeos e proteínas, pelo que a caracterização das mudanças conformacionais e da dinâmica de reações de protonação que envolvem aminoácidos é essencial para a compreensão das primeiras etapas de desdobramento de proteínas induzido por transições de pH. O comportamento em solução aquosa de alguns polímeros polielectrólitos pode ser considerado como um modelo químico para o comportamento das proteínas aquando de alterações significativas de pH. No presente trabalho propomos obter dados de cinéticas e variações de volume associadas ao processo de protonação de dois aminoácidos ionizáveis (Tirosina e Arginina) e ainda analisar mudanças conformacionais em polímeros de ácido policarboxílico sensíveis a mudanças de pH (ácido polimetacrílico). A súbita mudança se pH é induzida por fotoexcitação de o-nitrobenzaldeído com um laser pulsado de nanosegundos. As variações de volume em causa apresentam um tempo de vida muito curto, sendo difícil acompanhar o processo por métodos espectroscópicos tradicionais pelo que foram acompanhadas pela técnica de Calorimetria Fotoacústica resolvida no tempo. Os resultados obtidos relacionam-se primariamente com as variações de volume rápidas resultantes de reações de protonação em soluções aquosas. Analisámos a fotoinjeção de protão do o-NBA a seis pH´s iniciais diferentes que variaram de 5 até 11. Até ao pH 8 não se denotou a presença de iões OH-, mas para pH’s de 10 e 11 um segundo processo associado à formação de água é detetado. A nossa proposta de trabalho encontra-se pois condicionada pelo elevado pKa da Tirosina e Arginina, pois a protonação de iões de OH-, presentes na solução a concentrações elevadas, apresenta-se como uma reação competitiva ao processo de protonação dos aminoácidos. Ainda assim foi possível detetar variações do sinal fotoacústico, devido à presença dos aminoácidos em solução, que associamos a uma pequena expansão volumétrica, aquando da protonação da Tirosina e da Arginina. A protonação de ácidos polimetacrílicos (PMAA) com pesos moleculares distintos xiv foi estudada com a intenção de verificar como tamanho da cadeia polimérica influencia a reação de protonação e o seu comportamento conformacional. Para PMAA de 75000 Da foi possível seguir a reacção de protonação subsequente à fotoinjecção enquanto para PMAA de 500000 Da a presença de um número elevado de ácidos carboxílicos protonáveis não permitiu detetar isoladamente o processo de protonação. Processos conformacionais subsequentes à protonação não foram detactados, provavelmente devido ao facto de serem demasiado lentos para o detector piezoelectrico usado.