Cinética e termodinâmica de formação de complexo entre isolado proteico de Baru e polifenóis

Abstract

Cinética e termodinâmica de formação de complexo entre isolado proteico de Baru e polifenóis. Orientadora: Ana Clarissa dos Santos Pires. Coorientadores: Luis Henrique Mendes da Silva e Jaqueline de Paula Rezende. Os flavonoides são polifenóis amplamente estudados pelo desempenho de diversas atividades biológicas, que incluem atividade antioxidante, anti-inflamatória, redução da incidência de doenças cardiovasculares e câncer. A naringenina (NG) e a naringina (NR) são flavonoides encontrados em frutas cítricas, que apresentam propriedades benéficas à saúde humana. No entanto, o sabor amargo, a baixa solubilidade e biodisponibilidade dessas moléculas limitam o desempenho de suas bioatividades e inserção em matrizes alimentícias. Proteínas são candidatas estratégicas para veicular compostos bioativos, minimizando as limitações de uso desses compostos. Proteínas de origem animal vêm sendo amplamente estudadas para este fim. No entanto, a mudança de hábitos alimentares como a adoção de dietas restritivas (veganos e vegetarianos) tem contribuído para uma nova demanda cientifica, como a exploração de proteínas vegetais como carreadoras de moléculas bioativas. Assim, a formação de complexos entre as proteínas extraídas da amêndoa do Baru (BP) e NG e NR foram caracterizadas termodinamicamente e cineticamente pela técnica de ressonância plasmônica de superfície. Os valores da constante de interação (K b ) reduziram com o aumento da temperatura para ambos os complexos estudados. No entanto, o número de complexos BP-NR 0 formados a 289,15 K foram 17 vezes maiores que BP-NG 0 , indicando que a presença do grupo ramnoglicosideo da NR formação de BP-NR 0 contribuiu para maior afinidade de ligação com BP. A foi exotérmica (∆H 0 = -78,54 kJ.mol -1 ) e ocorreu predominantemente através da energia liberada das novas interações formadas 0 <0). A pequena variação da entropia com a temperatura (-50,83 a -52,95 (∆H int kJ.mol -1 ) indica que o processo de ligação não requer extensas variações conformacionais. Em temperaturas superiores a 297,15 K, a formação do complexo BP-NG 0 foi entropicamente dirigida. O aumento da entropia do sistema foi compensado pela redução da entalpia, indicando que a formação de BP-NG 0 ocorre com o fenômeno de compensação entálpica-entrópica. Valores negativos de ΔG°indicaram que a formação de complexos BP-flavonoides foi favorecida no equilíbrio termodinâmico em relação às moléculas livres. Apesar da massa molar da NR ser maior que a da NG, a taxa de associação da NR à BP(k a = 3,675 a 1,269 x 10 4 M -1 .s - 1 ) foi de 6 a 12 vezes mais rápida comparada à NG à BP (k a = 0,291 a 0,196 x 10 4 M - 1 .s -1 ). A formação de complexos intermediários a partir da associação da proteína BP com NR (∆G a ‡ = 45,47 a 50,12 kJ.mol -1 ) ocorreu mais rápido do que com NG (∆G a ‡ = 51,57 a 54,80 kJ.mol -1 ), indicando que a presença do grupo glicosídeo acelera o processo de formação do complexo intermediário obtido a partir da associação de moléculas livres. A caracterização cinética e termodinâmica do complexo BP- flavonoide fornece informações úteis para entender e modular as propriedades físico-químicas dessas nanoestruturas, a fim de otimizar sua inserção em matrizes alimentares. Palavras-chave: Proteína vegetal não convencional. Baru. Naringenina. Naringina. Ressonância plasmônica de superfície.

Flavonoids are polyphenols widely studied for their performance of various biological activities, including antioxidant and anti-inflammatory activity, and reduction of the incidence of cardiovascular diseases and cancer. Naringenin (NG) and naringin (NR) are flavonoids found in citrus fruits, which have beneficial properties for human health. However, the bitter taste, low solubility, and bioavailability of these molecules limit their bioactivity and incorporation into food matrices. Proteins are strategic candidates for delivering bioactive compounds, minimizing the limitations of using these compounds. Proteins of animal origin have been widely studied for this purpose. However, changes in dietary habits such as adopting restrictive diets (vegan and vegetarian) have contributed to a new scientific demand, such as exploring plant proteins as carriers of bioactive molecules. Thus, the formation of complexes between proteins extracted from the Baru almond (BP) and NG and NR was thermodynamically and kinetically characterized by surface plasmon resonance technique. The interaction constant values (K b ) decreased with increasing temperature for both studied complexes. However, the number of [BP-NR] 0 complexes formed at 289.15 K was 17 times higher than [BP-NG] 0 , indicating that the presence of the ramnoglycoside group of NR contributed to a greater binding affinity with BP. The formation of [BP-NR] 0 was exothermic (∆H 0 = -78,54 kJ.mol -1 ) and occurred predominantly through the energy released from the new intermolecular 0 <0). The small entropy change (50,83 – 52,95 kJ.mol -1 ) interactions formed (∆H int indicates that the binding process does not require extensive conformational changes. At temperatures higher than 297.15 K, the formation of the [BP-NG] 0 complex was entropically driven. The increase in system entropy was compensated by the reduction in enthalpy, indicating that the formation of BP-NG 0 occurs with the enthalpy-entropy compensation phenomenon. Negative ΔG° values indicated that the formation of BP-flavonoid complexes was favored in thermodynamic equilibrium compared to free molecules. Although the molar mass of NR is higher than that ofNG, the association rate of NR with BP (k a = 3.675 to 1.269 × 104 M -1 .s -1 ) was 6 to 12 times faster compared to NG with BP (k a = 0.291 to 0.196 × 104 M -1 .s -1 ). The formation of intermediate complexes from the association of the BP protein with NR (∆G a ‡ = 45,47 to 50,12 kJ.mol -1 ) occurred faster than with (∆G a ‡ = 51,57 to 54,80 kJ.mol -1 ), indicating that the presence of the glycoside group accelerates the intermediate complex formation process obtained from the association of free molecules. The kinetic and thermodynamic characterization of the [BP-flavonoid] complex provides useful information for understanding and modulating the physicochemical properties of these nanostructures, in order to optimize their incorporation into food matrices. Keywords: Non-traditional plant protein. Baru. Naringenin. Naringin. Surface Plasmon Resonance.