A desnaturação e renaturação de uma proteína

A desnaturação ocorre quando a proteína perde sua estrutura secundária e/ou terciária, ou seja, o arranjo tridimensional da cadeia polipeptídica é rompido, fazendo com que, quase sempre, perca sua actividade biológica característica. Enquanto a renaturação é quando uma proteína consegue voltar a sua estrutura natural, passando a desempenhar sua actividade biológica característica

Nos alimentos, a desnaturação pode ser um fenómeno desejável (na geleificação- gel só se forma em proteínas desnaturadas e no amassamento de pães – desnaturação do glúten) ou indesejável (perda de capacidade emulsificante, por exemplo).

Muitas vezes, em condições fisiológicas, as proteínas recuperam a conformação nativa e restauram actividade biológica quando o agente desnaturante é removido em processo denominado renaturação. 

Experimentos que demonstram a reversibilidade da desnaturação, ajudam a provar que a estrutura terciária de uma proteína globular é determinada pela sua sequência de aminoácidos. As proteínas desnaturadas retomam sua estrutura nativa e sua atividade biológica assim que sua conformação natural de estabilidade é atingida novamente. Renaturação é o nome que se dá a esse processo.

Os factores que podem levar a desnaturação de uma proteína

a)    Temperatura

A desnaturação térmica ocorre com o aumento da temperatura. Em organismos que vivem em condições ambientais médias, as proteínas começam a se desestabilizar a temperaturas superiores a 40 ° C. Claramente, proteínas de organismos termofílicos podem suportar essas faixas de temperatura.

Os aumentos de temperatura se traduzem em movimentos moleculares aumentados que afectam as ligações de hidrogênio e outras ligações não covalentes, resultando na perda da estrutura terciária.

Esses aumentos de temperatura levam a diminuir a taxa de reacção, se estamos falando de enzimas.

• b)    pH

A desnaturação pode também ser causada por alterações no pH que pode afectar a química dos aminoácidos e os seus resíduos. Os grupos ionizáveis ​​em aminoácidos são capazes de se tornar ionizado quando ocorrem alterações do pH. Uma alteração do pH a condições básicas mais ácidas ou mais pode induzir desdobramento. Ácido induzida por desdobramento ocorre frequentemente entre pH 2 e 5, desenrolar induzida por base, normalmente requer um pH de 10 ou superior.

Em valores de pH muito extremos, meios ácidos ou básicos, a proteína pode perder sua configuração tridimensional. O excesso de iões H⁺ e OH^– no meio desestabiliza as interações proteicas. Essa mudança no padrão iônico produz desnaturação. A desnaturação pelo pH pode ser reversível em alguns casos e em outros irreversível.

• c)    Stress mecânico

Agitação e trituração rompem o delicado equilíbrio de forças que mantém a estrutura proteica. Por exemplo, a espuma formada quando a clara do ovo é batida vigorosamente contém proteína desnaturada.

• d)    Detergentes

Os detergentes também podem desestabilizar a estrutura da proteína; no entanto, não é um processo agressivo e é reversível. As moléculas anfipáticas interferem com as interacções hidrofóbicas e podem desenrolar as cadeias polipeptídicas.

• e) Ácidos e bases fortes

Modificações no pH resultam em alterações no estado iónico de cadeias laterais das proteínas, que modificam as pontes de hidrogénio e as pontes salinas (associação de grupos iónicos de proteínas de carga oposta). Muitas proteínas tornam-se insolúveis e precipitam na solução.

• f) Solventes orgânicos

Solventes orgânicos solúveis em água como o etanol, interferem com as interacções hidrofóbicas por sua interacção com os grupos R não−polares e forma pontes de hidrogénio com a água e grupos protéicos polares. Os solventes não-polares também rompem interacções hidrofóbicas.

• g) Agentes redutores

Em presença de reagentes como a ureia e β−mercaptoetanol ocorre a conversão das pontes dissulfeto em grupos sulfidrílicos. A ureia rompe pontes de hidrogénio e interacções hidrofóbicas.

• h) Concentração de sais

A ligação de iões salinos a grupos ionizáveis das proteínas enfraquece as interacções entre grupos de cargas opostas da molécula protéica. As moléculas de água solvatam os grupos protéicos. Com a adição de grandes quantidades de sal às proteínas em solução, formam-se precipitados. As moléculas de água competem pelo sal adicionado tornando a quantidade de solvente muito pequena e, com isso, promovendo a agregação de moléculas protéicas e a sua precipitação. Esse efeito é chamado salting out.

• i) Iões de metais pesados

Metais pesados como o mercúrio (Hg²⁺) e chumbo (Pb²⁺) afectam a estrutura protéica de várias formas. Podem romper as pontes salinas pela formação de ligações iónicas com grupos carregados negativamente. Os metais pesados também se ligam com grupos sulfidrílicos, um processo que pode resultar em profundas alterações das estruturas e funções protéicas. Por exemplo, o chumbo liga-se aos grupos sulfidrílicos de duas enzimas da via sintética da hemoglobina causando anemia severa (na anemia o número de eritrócitos ou da concentração de hemoglobina no sangue estão abaixo dos valores de referência).