Complexos bioativos flavonoide-lactoferrina: energética e dinâmica de interação intermolecular entre naringina, naringenina e lactoferrina bovina

Abstract

Complexos bioativos flavonoide-lactoferrina: energética e dinâmica de interação intermolecular entre naringina,naringenina e lactoferrina bovina. Orientadora: Ana Clarissa dos Santos Pires. Coorientadores: Luis Henrique Mendes daSilva e Guilherme Max Dias Ferreira. A incorporação de moléculas bioativas em alimentos, como os flavonoides, tem se mostrado uma estratégia de interesse em tecnologia de alimentos, a fim de promover melhoria na qualidade dos produtos e na saúde dos consumidores. Porém, devido à baixa solubilidade e ao gosto amargo de algumas moléculas, como a naringina (NR) e a naringenina (NG), a incorporação em alimentos é dificultada. Como estratégia para a veiculação dessas moléculas, tem-se a utilização de proteínas como nanocarreadoras, a qual se torna ainda mais atrativa se a proteína em questão apresentar propriedades bioativas, como é o caso da lactoferrina bovina (LF). Neste trabalho, a formação do complexo NR-LF foi estudada por ressonância plasmônica de superfície (SPR) e para estudar formação do complexo NG-LF as técnicas de nanocalorimetria de titulação isotérmica (ITC), docking molecular (DC) e dinâmica molecular (MD) foram empregadas. Os resultados demostraram que a LF forma complexo com ambos os flavonoides, com predominância dos complexos NR/NG-LF em relação aos reagentes livres (AG°²⁵°ᶜ nr-lf = -29,35 kJ mol-¹; ΔG°²⁵°ᶜ ng-lf, = -33,42 kJ mol-¹). Os valores de Kb encontrados a 25 °C foram 1,39 x 10⁵ M-¹ e 7,21 x 10⁵ M-¹ para os complexos com NR e NG, respectivamente. A esta temperatura, a formação do complexo NR-LF foi entalpicamente dirigida (ΔH°²⁵°ᶜnr-lf = -58,27 kJ mol-¹; TΔS°25°C nr-lf, = -29,91 kJ mol-¹), enquanto a formação do complexo NG-LF foi principalmente regida pela entropia (ΔH°25°C ng-lf=-2,61 kJ mol-¹; TΔS, =30,81 kJ mol-¹). Isto evidencia que a ausência do glicosídeo na NG favorece a ocorrência de interações hidrofóbicas com a LF e está de acordo com os resultados de DC, que indicaram que a NG interage em um sítio hidrofóbico da LF. Foi possível determinar também os parâmetros cinéticos de formação do complexo NR-LF, que passa por um estado intermediário no qual um complexo intermediário ([NR-LF]*) é formado. Sua formação a partir da associação das moléculas de NR e LFlivres ocorre em várias etapas, enquanto que a formação do [NR-LF]* a partir da dissociação do complexo estável ocorre em uma etapa. Outro resultado importante que corrobora para a utilização da LF como nanocarreadorde flavonoides é sua capacidade de reduzir a percepção do gosto amargo da NG,avaliada por análise de tempo-intensidade realizada por um painel treinado. Portanto, nota-se o grande potencial de utilização dos complexos bioativos NR-LF e NG-LF, que podem ser incorporados em matrizes de interesse tendo como base os resultados aqui apresentados. Palavras-chave: Nanocarreador. Compostos bioativos. Polifenóis. Proteínas. Interação intermolecular.The incorporation of bioactive moleculesin food, such as flavonoids,has been strategy of interest in food technology to enhance food quality and also improve health benefitsto consumers. However,the low solubility and bitter taste of some molecules,e.g. naringin (NR) and naringenin (NG)difficult the incorporationin food. Asa strategy to carry these molecules, the use of proteins as nanocarriers can be performed and became even more attractive if the protein has bioactive properties, such as bovine lactoferrin (LF). Here,the NR-LF complex formation was studied by surface plasmon resonance (SPR)andto study the NG-LF complex formation the techniques isothermal titration nanocalorimetry (ITC), molecular docking (DC) and molecular dynamics (MD) were used. The results showed that LF forms complex with both flavonoids and the complexes NR/NG-LFpredominated overthe free reagents (ΔGR°25°C nr-lf= -29.35 kJ mol-¹; ΔG°25C ng-lf= -33.42 kJ mol-¹)The Kb values at 25° C were 1.39 x 10⁵ M-¹ and 7.21 x 10⁵ M-¹ for the complexes with NR and NG, respectively. Also at 25 °C, the NR-LF formation was enthalpically driven (ΔH°25°C nr-lf =-58.27 kJ mol-¹; TΔS°25°C nr-lf, = -29.91 kJ mol-¹), but the NG-LF complex formation was mainly driven by the entropy (ΔH°25°C nr-lf = -2.61 kJ m-¹; TΔS°25°C ng-lf = 30.81 kJ mol-¹). This indicatesthat the absence ofthe glycoside group in NG favors the hydrophobic interactions with LF, and is in accordance with DC results, which indicated that NG binds in a hydrophobic site on LF. It was possible to determine the kinetic parameters of NR-LF formation, which passes through an intermediary state at which an intermediary complex ([NR-LF]*) is formed. Its formation from the association of free NRand LF is a multi-step process, but the [NR-LF]* formation from the dissociation of the stable complex occurs in a single-step. Another important result that corroborates to the LF using as a flavonoids nanocarrier is the LF capacity to reduce the bitterness perception of NG,evaluated by time-intensity analysis carried out by a trained panel. Therefore, it is notable the great potential ofthe bioactive complexes NR-LF and NG-LF, which can be incorporated in matrices ofinterest using the results presented here as a guide. Keywords: Nanocarrier. Bioactive compounds. Polyphenols. Proteins. Intermolecular interaction.