Termodinâmica e cinética de interação intermolecular entre proteínas e compostos fenólicos

Abstract

Os compostos fenólicos, como o ácido tânico (AT), Naringina (NR) e Naringenina (NG) são potenciais ingredientes funcionais devido aos seus efeitos nutracêuticos, mas limitações dificultam suas aplicações na indústria. Uma alternativa interessante para minimizar essas dificuldades é complexação destes compostos com proteínas (alfa- amilase (α-am), alfa-lactoalbumina (α-La) e Lisozima (Lys)). Essas moléculas são consideradas excelentes moléculas transportadoras, visto que podem apresentar alto valor nutricional, boas propriedades sensoriais, baixa toxicidade e capacidade de interagirem com compostos hidrofóbicos. A interação de compostos fenólicos com proteínas pode ser afetada por diferentes fatores (flexibilidade estrutural das moléculas, abundância de grupos hidroxila dos compostos fenólicos e quantos sítios de interação a proteína terá para determinado ligante). O estudo da termodinâmica e cinético de formação de complexos permite obter informações sobre a dinâmica do processo de interação e seus interferentes. Portanto, neste trabalho foi apresentado no capítulo 1 o estudo termodinâmico dos complexos α-LA-AT, α-am-AT e Lis-AT, nas temperaturas de 293,15 a 313,15 K, utilizando a espectroscopia de fluorescência. A estequiometria complexa (n) é aproximadamente 1:1 para Lys-AT e 1:2 para α-am-AT e α-La-AT, enquanto a constante de ligação (K b ) é da ordem de 10 5 M -1 para todas proteínas. O aumento da temperatura diminui os valores de K b dos complexos α-am- AT e Lys-AT e aumenta os valores de K b do complexo α-La-AT. A formação do complexo é conduzida entalpicamente e entropicamente para o α-am–AT e Lys–AT, respectivamente, e conduzida entropicamente para a ligação α-La-AT. Essas informações confirmam o quão importante é o estudo termodinâmica da interação de um composto fenólico com as diferentes proteínas, visto que foi possível perceber que o AT interage por diferentes mecanismos com proteínas distintas. Por fim, no capítulo 2 foi apresentado um artigo científico que expõe o efeito da hidrofobicidade nas interações da α-LA com NR e NG, através do estudo termodinâmico e cinético, por meio da ressonância plasmônica de superfície e também foram realizadas análises utilizando a técnica de docking molecular. Os resultados demonstraram que a constante de taxa de associação entre α-La e NR foi aproximadamente três vezes maior do que entre α-La e NG, e a constante de taxa de dissociação foi menor para α-La–NG do que para α-La–NR em todas as temperaturas avaliadas. A análise termodinâmica revelou que o mecanismo de formação de α-La–NG foi predominantemente entrópico devido ao processo de dessolvatação para acessar sítios hidrofóbicos. Entretanto, a presença do grupo glicosídeo em NR promoveu interações hidrofílicas. O melhor modelo de ligação produzido por docking molecular sugeriu que ambas as moléculas se ligam à mesma cavidade proteica. Palavras-chave: Compostos bioativos. Espectroscopia de Fluorescências. Ressonância Plasmônica de Superfície. Complexos Moleculares.

Phenolic compounds such as tannic acid (AT), Naringin (NG) and Naringin (NG) are functional ingredients because they have nutraceutical effects. However, there are some difficulties in the application of these compounds in the industry. An interesting alternative to minimize these difficulties is the formation of complexes of these compounds with proteins (alpha-amylase (α-am), alpha-lactoalbumin (α-La) and Lysozyme (Lys)). Proteins are considered excellent carrier molecules, may have high nutritional value, good sensory properties, low toxicity and ability to interact with hydrophobic compounds. The interaction of phenolic compounds with proteins can be affected by different factors (structural flexibility of the molecules, abundance of hydroxyl groups of phenolic compounds and how many interaction sites the protein will have for a given ligand). The study of thermodynamics and kinetics of complex formation allows obtaining information about the dynamics of the interaction process and its interferents. Therefore, in Chapter 1, the thermodynamic study of the α-LA-AT, α-am-AT and Lys-AT complexes, at temperatures from 293.15 to 313.15 K, using fluorescence spectroscopy was presented. The stoichiometry (n) is approximately 1:1 for Lys-AT and 1:2 for α-am-AT and α-La-AT, while the binding constant (K b ) is on the order of 10 5 M -1 for all proteins. Increasing the temperature decreases the K b values of the α-am-AT and Lys-AT complexes and increases the K b values of the α-La-AT complex. Complex formation is conducted enthalpically and entropy for α-am–AT and Lys–AT and conducted entropically for α-La-AT. This information confirms how important the thermodynamic study of the interaction of a phenolic compound with different proteins is, because it was possible to perceive that AT interacts by different mechanisms with different proteins. Finally, in chapter 2, a scientific article was presented that exposes the effect of hydrophobicity on the interactions of α-LA with NR and NG, through the thermodynamic and kinetic study, using the surface plasmon resonance technique and analyzes were also performed using the technique of molecular docking. The results showed that the association rate constant between α-La and NR was approximately three times higher than between α-La and NG, and the dissociation rate constant was lower for α-La–NG than for α- La–NR at all temperatures evaluateds. Thermodynamic analysis revealed that the mechanism of α-La–NG formation was predominantly entropic due to the desolvation process to access hydrophobic sites. In contrast, the presence of the glycoside group in NR promoted hydrophilic interactions. The best binding model produced by molecular docking suggested that both molecules bind to the same protein cavity. Keywords: Bioactive compounds. Fluorescence Spectroscopy. Surface Plasmonic Resonance. Molecular Complexes.