O que é precipitação de proteínas?

A precipitação da proteína é um método usado para extrair e purificar proteínas mantidas em uma solução. Moléculas grandes e complexas, as proteínas geralmente possuem peças com carga elétrica negativa e peças que têm uma 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 carregadas negativas e positivamente das moléculas e a atração mútua das partes hidrofóbicas. Contrariando essa tendência, no entanto, é o fato de que, em uma solução aquosa, as moléculas de água, polares, tendem a se organizar em torno das moléculas de proteína devido à atração eletrostática entre partes opostas da água e moléculas de proteína. Isso resulta nas moléculas de proteína sendo mantidas separadas e permanecendo em solução, mas existem vários métodos para alcançar a precipitação de proteínas.

O método de precipitação de proteínas mais usado é adicionando uma solução de sal, uma técnica frequentemente chamada de "salga". O sal mais usado é o sulfato de amônio. A interação dos íons sal com 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 nas moléculas de proteína que se agregam e precipitam fora da solução. Como regra geral, quanto maior o peso molecular da proteína, menor a concentração do sal necessária para causar precipitação; portanto, é possível separar uma mistura de diferentes proteínas em solução, aumentando gradualmente a concentração de sal, de modo que as proteínas diferentes precipitem em diferentes estágios, um processo conhecido como precipitação fracionária.

A solubilidade de uma proteína em um meio aquoso pode ser reduzida pela introdução de um solvente orgânico. Isso tem o efeito de reduzir oConstante dielétrica, que nesse contexto pode ser considerada 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 da proteína, de modo que haja menos barreira de água entre as moléculas de proteína e uma maior tendência à precipitação de proteínas. Muitos solventes orgânicos interagem com as partes hidrofóbicas das moléculas de proteína, causando desnaturização; No entanto, alguns, como etanol e dimetilsulfóxido (DMSO), não.

Embora as proteínas possam ter peças carregadas negativas 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 pH baixo, as proteínas tendem a ter uma carga positiva geral, enquanto em pH alto, a carga é negativa. As proteínas têm um ponto intermediário em que não há carga geral - isso é conhecido como PI isoelétricoNT e para a maioria das proteínas, está na faixa de pH 4-6. O ponto isoelétrico para uma proteína dissolvido pode ser alcançado adicionando um ácido, geralmente ácido clorídrico ou sulfúrico, para reduzir o pH ao nível apropriado, permitindo agrupamento e precipitação das moléculas de proteína. Uma desvantagem desse método é que os ácidos tendem a desnaturar a proteína, mas é frequentemente usado para remover proteínas indesejadas.

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