El guanidinium puede causar y prevenir el colapso hidrófobo de las biomacromoléculas

Área de la Ciencia:

• Biofísica y Química
• Ciencias de los Polímeros
• Física Química

Sus antecedentes:

• Los polipéptidos similares a la elastina (ELP) son polímeros termorresponsivos sin carga que exhiben estados colapsados y no colapsados distintos.
• Las sales de guanidinium (Gnd +) son desnaturalizantes de proteínas conocidos, pero sus mecanismos moleculares precisos que influyen en la estabilidad del polímero son complejos.
• Comprender los efectos de la sal en la conformación del polímero es crucial para las aplicaciones en biomateriales y administración de fármacos.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos moleculares por los cuales las sales de guanidinium (Gnd+), emparejadas con diferentes contraaniones, afectan la estabilidad de las conformaciones de polipéptido tipo elastina (ELP).
• Investigar el papel de la hidratación aniónica y las interacciones específicas entre iones y polímeros en la regulación del colapso o la estabilización del ELP.
• Proporcionar una base mecanicista para las capacidades de desnaturalización de las sales de guanidinium.

Principales métodos:

• Espectroscopia de la transformación de Fourier y mediciones de transición de fase.
• Simulaciones moleculares por computadora.
• Modelado termodinámico.

Principales resultados:

• El efecto del catión de guanidinio (Gnd+) es altamente dependiente del contraanión.
• Los aniones bien hidratados (por ejemplo, SO4 ^ 2-) promueven el colapso de ELP a través de un efecto de volumen excluido, agotando Gnd + de la interfaz del polímero.
• SCN- estabiliza el colapso en bajas concentraciones mediante el enlace cruzado de las cadenas ELP a través de Gnd+, pero lo desestabiliza en altas concentraciones (> 1,5 M) evitando el enlace cruzado. GndCl estabiliza el estado sin colapso en todas las concentraciones.

Conclusiones:

• Las sales de guanidinium (Gnd+) exhiben mecanismos distintos de acción sobre la estabilidad del ELP, dictados por el contraanión.
• Las propiedades aniónicas (hidratación, afinidad de unión) modulan la partición e interacciones de Gnd+, lo que lleva a tres regímenes de estabilidad conformacional de ELP.
• Este estudio aclara la base molecular de la actividad de desnaturalización de proteínas versátil de las sales de guanidinium.