As atividades da maioria das proteínas dependem de suas interações com outras moléculas ou íons conhecidos como ligantes. embora os ligantes sejam capazes de ligar-se a proteínas, nem todos os ligantes se ligam a cada proteína. Ao invés disso, um ligante se liga somente a uma região específica em uma superfície da proteína chamada o sítio da ligação.

Mas como os locais da ligação asseguram a seletividade, quando as proteínas se sentam em uma sopa misturada de ligação? O arranjo particular dos aminoácidos em uma proteína forma um sítio de ligação complementar em sua superfície para um ligante específico. no entanto, formas complementares não são suficientes para o sítio de ligação.

As interações químicas prendem o ligante e a proteína juntos. Geralmente, estas interações são não covalentes, reversíveis, e fracas. Portanto, muitas destas interações precisam ocorrer simultaneamente durante a ligação.

Por exemplo, quanto maior a área de interação da superfície, mais as interações de Van der Waals podem acontecer. Estas forças trabalham melhor para ligantes grandes. Para outros, a confirmação específica do sítio de ligação permite a ligação de hidrogénio ou interações eletrostáticas.

Mas, se o sítio da ligação do ligante puder formar ligações hidrogénio, por que não forma ligações hidrogénio com a água em seu entorno? A resposta está na forma do sítio de ligação. Como exemplo, nesta proteína, a orientação dos aminoácidos forma uma cavidade, que restringe o acesso de moléculas de água.

Para moléculas de água individuais, entrando na cavidade é energicamente desfavorável, como elas têm que quebrar suas ligações de hidrogénio com outras moléculas de água. O ligante ainda irá imediatamente formar ligações de hidrogénio com os aminoácidos polares no sítio de ligação porque as interações específicas proteína-ligante são energicamente mais favoráveis do que as suas interações com as moléculas de água. Aminoácidos polares também formam interações eletrostáticas com um ligante.

Por exemplo, o glutamato negativamente-carregado neste sítio de ligação atrai o ligante positivamente-carregado. Uma mutação nesta sequência que gira este glutamato negativamente-carregado em um lisina positivamente-carregada elimina as ligações do ligante. Tomados juntos, a sequência exata e orientação dos aminoácidos relativos uns aos outros determina a reatividade química e seletividade do sítio ligante.

As proteínas são macromoléculas dinâmicas que realizam uma grande variedade de processos essenciais; no entanto, as atividades da maioria das proteínas dependem de suas interações com outras moléculas ou iões, conhecidas como ligandos.

As interações proteína-ligando são bastante específicas; mesmo que potenciais numerosos ligandos cerquem uma proteína celular a qualquer altura, somente um ligando em particular pode ligar-se a essa proteína. Além disso, um ligando liga-se apenas a uma área dedicada à superfície da proteína, conhecida como o local de ligação ao ligando. A especificidade do local de ligação de uma proteína é determinada pelo arranjo da sua cadeia de aminoácidos que dá à área a sua forma e reatividade química. Assim, um local de ligação ao ligando fornece uma forma complementar ao seu ligando e mantém o ligando no lugar através de interações químicas. Essas interações químicas são muitas vezes não covalentes; no entanto, como essas interações são reversíveis e fracas, muitas dessas interações precisam ocorrer simultaneamente para manter a proteína e o ligando juntos.

Investigações que elucidam mecanismos de interação em locais de ligação ao ligando geralmente envolvem modelos in silico e abordagens in vitro. Modelos in silico fazem uso de computadores para comparar estruturas de proteínas previamente conhecidas e dados evolutivos para fazer previsões para determinar a forma de ligação e estado energético ideais do complexo proteína-ligando. As abordagens in vitro complementam as previsões in silico, fornecendo provas de ligação a ligandos através de ensaios de ligação e cinéticos no laboratório. A investigação de ligação de ligandos é importante para compreender as funções das proteínas e como elas realizam processos celulares específicos, tanto em condições saudáveis como em doenças. Por exemplo, certas condições genéticas e cancros podem alterar a sequência de uma proteína, afectando consequentemente a sua capacidade de ligar um ligando. Além disso, esta investigação também permite que os cientistas desenvolvam fármacos com interações específicas e efeitos colaterais mínimos, visando o local de ligação ao ligando de uma proteína envolvida.

Tags

PLAYLIST