Estudo do acoplamento molecular β-lactoglobulina/vanilina – Abordagens espectroscópica e por simulações computacionais de docking

Abstract

O sabor é um dos principais atributos para a aceitação de alimentos e trata-se da combinação de aroma e gosto. A vanilina é um dos principais constituintes da baunilha, o aroma mais popular no mundo, porém, devido a sua estrutura química apresenta alta susceptibilidade a degradação durante o processamento de alimentos. Sabe-se que é de extremo interesse promover a melhoria do perfil sensorial e da qualidade geral dos produtos, deste modo, as interações proteína-ligante, embora contribuam de forma mínima no sabor, são utilizadas por influenciar consideravelmente na percepção do mesmo. A β-lactoglobulina bovina (β-lg), proteína majoritária do soro de leite, é amplamente utilizada como proteína modelo para interações proteína-aroma, porém, na maioria dos relatos seu estado oligomérico em relação ao pH é negligenciado. Neste trabalho, o estudo dos complexos formados entre a β-lg em sua forma dimérica e a vanilina foi conduzido por metodologias “in vitro” (espectroscopia de fluorescência) e "in silico" (simulações de docking) para avaliar, em nível atômico, as características intrínsecas do mecanismo e dos tipos de interações formadas entre a proteína e o ligante. Os resultados demonstraram que nos complexos β-lg/vanilina o mecanismo de extinção estática foi predominante, que a complexação foi espontânea e foi observada a presença de dois possíveis sítios de interação (Sítio A: interface do dímero e Sítio B: entrada do β-barril). A partir das análises experimentais e de docking, o sítio B foi considerado o mais provável para a molécula de vanilina, por apresentar um equilíbrio entre as interações envolvendo resíduos de aminoácidos aromáticos (do tipo ligação de hidrogênio, eletrostáticas e hidrofóbicas), sendo Trp19, Tyr20, Val43, Glu44, Leu156, Glu157 e His161 os resíduos de aminoácidos da β-lg envolvidos nessas interações. Palavras-chave: Docking molecular. Espectroscopia molecular. Interação proteína- aroma. Proteínas de soro de leite.

Flavor is one of the main attributes for food acceptance and it is the combination of aroma and taste. Vanillin is one of the main constituents of vanilla, the most popular aroma in the world, however, due to its chemical structure, it has a high susceptibility to degradation during food processing. It is known that it is of extreme interest to promote the improvement of the sensorial profile and the general quality of the products, in this way, the protein-ligand interactions, although they contribute in a minimal way to the flavor, are used to considerably influence the perception of it. Bovine β-lactoglobulin, the major whey protein, is widely used as a model protein for protein-aroma interactions, however, in most reports its oligomeric state in relation to pH is neglected. In this work, the study of the complexes formed between β-lg in its dimeric form and vanillin was carried out by "in vitro" (fluorescence spectroscopy) and "in silico" (docking simulations) methodologies to evaluate, at the atomic level, the intrinsic characteristics of the mechanism and types of interactions formed between the protein and the ligand. The results showed that in the β-lg/vanillin complexes the static extinction mechanism was predominant, that the complexation was spontaneous and the presence of two possible interaction sites was observed (Site A: dimer interface and Site B: β- barrel entrance). Based on several analyses, the B site was considered the most likely for the vanillin molecule, as it presents a balance between interactions involving aromatic amino acid residues (hydrogen bond, electrostatic and hydrophobic), with Trp19, Tyr20, Val43, Glu44, Leu156, Glu157 and His161 the β-lg amino acid residues involved in these interactions. Keywords: Docking molecular. Molecular spectroscopy. Protein-flavor interaction. Whey proteins.