4.1
Las actividades de la mayoría de las proteínas dependen de sus interacciones con otras moléculas o iones, conocidos como ligandos. Aunque los ligandos son capaces de unirse a las proteínas, no todos los ligandos se unen a todas las proteínas.
En cambio, un ligando se une solo a una región específica en la superficie de una proteína llamada sitio de unión. Pero, ¿cómo garantizan los sitios de unión de ligandos la selectividad cuando las proteínas se encuentran en una sopa de ligandos mixtos?
La disposición particular de los aminoácidos en una proteína forma un sitio de unión complementario en su superficie para un ligando específico, sin embargo, las formas complementarias no son suficientes para la unión del ligando.
Las interacciones químicas mantienen unidos al ligando y a la proteína. Generalmente, estas interacciones son no covalentes, reversibles y débiles. Por lo tanto, muchas de estas interacciones deben ocurrir simultáneamente durante la unión del ligando.
Por ejemplo, cuanto mayor sea la superficie de interacción, más interacciones de Van der Waals pueden ocurrir. Estas fuerzas funcionan mejor para ligandos grandes. Para otros, la conformación específica del sitio de unión permite enlaces de hidrógeno o interacciones electrostáticas.
Pero si el sitio de unión del ligando puede formar enlaces de hidrógeno, ¿por qué no forma enlaces de hidrógeno con el agua en su entorno? La respuesta está en la forma del sitio de unión del ligando.
Por ejemplo, en esta proteína, la orientación de los aminoácidos forma una cavidad, que restringe el acceso de las moléculas de agua. En el caso de las moléculas de agua individuales, la entrada en la cavidad es energéticamente desfavorable, ya que tienen que romper sus enlaces de hidrógeno con otras moléculas de agua.
Sin embargo, el ligando formará fácilmente enlaces de hidrógeno con los aminoácidos polares en el sitio de unión porque las interacciones específicas proteína-ligando son energéticamente más favorables que sus interacciones con las moléculas de agua.
Los aminoácidos polares también forman interacciones electrostáticas con un ligando. Por ejemplo, el glutamato cargado negativamente en este sitio de unión atrae al ligando cargado positivamente. Una mutación en esta secuencia que convierte este glutamato cargado negativamente en una lisina cargada positivamente elimina la unión del ligando.
En conjunto, la secuencia exacta y la orientación de los aminoácidos entre sí determinan la reactividad química y la selectividad del sitio de unión del ligando.
Las proteínas son macromoléculas dinámicas que llevan a cabo una amplia variedad de procesos esenciales, sin embargo, las actividades de la mayoría de…
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