O que é precipitação de proteína?

A precipitação de proteínas é um método usado para extrair e purificar proteínas mantidas em uma solução. As moléculas grandes e complexas, as proteínas geralmente têm partes com carga elétrica negativa e partes com carga positiva, além de partes hidrofílicas e hidrofóbicas. Há uma tendência para as proteínas em solução se agruparem e precipitarem devido à atração entre as partes negativamente e positivamente carregadas das moléculas e à atração mútua das partes hidrofóbicas. Contrariando essa tendência, no entanto, é o fato de que, em uma solução aquosa, as moléculas de água, que são polares, tenderão a se organizar em torno das moléculas de proteína devido à atração eletrostática entre partes com carga oposta das moléculas de água e proteína. Isso resulta em moléculas de proteína sendo mantidas separadas e permanecendo em solução, mas existem vários métodos para obter a precipitação de proteínas.

O método mais comumente usado para a precipitação de proteínas é a adição de uma solução de sal, uma técnica geralmente chamada de "salga". O sal mais utilizado é o sulfato de amônio. A interação dos íons de sal com as moléculas de água remove a barreira da água entre as moléculas de proteína, permitindo que as partes hidrofóbicas da proteína entrem em contato. Isso resulta na agregação de moléculas de proteína e na precipitação da solução. Como regra geral, quanto maior o peso molecular da proteína, menor a concentração de sal necessária para causar a precipitação; portanto, é possível separar uma mistura de diferentes proteínas em solução, aumentando gradualmente a concentração de sal, para que diferentes proteínas precipitam em diferentes estágios, um processo conhecido como precipitação fracionária.

A solubilidade de uma proteína em um meio aquoso pode ser reduzida através da introdução de um solvente orgânico. Isso tem o efeito de reduzir a constante dielétrica, que neste contexto pode ser considerada como uma medida da polaridade de um solvente. Uma redução na polaridade significa que há menos tendência para as moléculas de solvente se agruparem em torno das proteínas, de modo que há menos barreira à água entre as moléculas de proteína e maior tendência à precipitação de proteínas. Muitos solventes orgânicos interagem com as partes hidrofóbicas das moléculas de proteína, causando desnaturação; no entanto, alguns, como etanol e dimetilsulfóxido (DMSO), não o fazem.

Embora as proteínas possam ter partes carregadas negativa e positivamente, geralmente em solução, elas terão uma carga positiva ou negativa geral que varia de acordo com o pH e as mantém separadas por repulsão eletrostática. Em condições ácidas, com um pH baixo, as proteínas tendem a ter uma carga positiva geral, enquanto que em pH alto, a carga é negativa. As proteínas têm um ponto intermediário no qual não há carga geral - isso é conhecido como ponto isoelétrico e, para a maioria das proteínas, está na faixa de pH 4-6. O ponto isoelétrico de uma proteína dissolvida pode ser alcançado pela adição de um ácido, geralmente ácido clorídrico ou sulfúrico, para reduzir o pH ao nível apropriado, permitindo o agrupamento e a precipitação das moléculas de proteína. Uma desvantagem desse método é que os ácidos tendem a desnaturar a proteína, mas geralmente é usado para remover proteínas indesejadas.

Outros métodos de precipitação de proteínas incluem polímeros hidrofílicos não iônicos e íons metálicos. Os primeiros reduzem a quantidade de água disponível para formar uma barreira entre as moléculas de proteína, permitindo que se agrupem e precipitem. Os íons metálicos carregados positivamente podem se ligar a partes carregadas negativamente da molécula de proteína, reduzindo a tendência da proteína de atrair uma camada de moléculas de água ao seu redor, permitindo novamente que as moléculas de proteína interajam e se precipitem da solução. Os íons metálicos são eficazes mesmo em soluções muito diluídas.