În termodinamica chimică, entropia conformațională este entropia asociată cu numărul de conformații ale unei molecule. Conceptul este cel mai frecvent aplicat macromoleculelor biologice, cum ar fi proteinele și ARN-ul, dar poate fi utilizat și pentru polizaharide și alte molecule. Pentru a calcula entropia conformațională, conformațiile posibile ale moleculei pot fi mai întâi discretizate într-un număr finit de stări, de obicei caracterizate prin combinații unice ale anumitor parametri structurali, fiecare dintre aceștia având o energie atribuită. În proteine, unghiurile diedrice ale coloanei vertebrale și rotamerii lanțului lateral sunt utilizați în mod obișnuit ca parametri, iar în ARN se poate utiliza modelul de împerechere a bazelor. Aceste caracteristici sunt utilizate pentru a defini gradele de libertate (în sensul mecanicii statistice al unei posibile „microstări”). Entropia conformațională asociată cu o anumită structură sau stare, cum ar fi o alfa-helix, o structură proteică pliată sau nepliată, depinde apoi de probabilitatea ocupării acelei structuri.
Entropia proteinelor heterogene în spirală aleatorie sau denaturate este semnificativ mai mare decât cea a structurii terțiare a stării sale native pliate. În special, se consideră că entropia conformațională a lanțurilor laterale de aminoacizi dintr-o proteină contribuie major la stabilizarea energetică a stării denaturate și, prin urmare, reprezintă o barieră în calea plierii proteinelor.[1] Cu toate acestea, un studiu recent a arătat că entropia conformațională a lanțului lateral poate stabiliza structurile native printre structurile compacte alternative.[2] Entropia conformațională a ARN-ului și a proteinelor poate fi estimată; de exemplu, metodele empirice pentru estimarea pierderii entropiei conformaționale într-un anumit lanț lateral la încorporarea într-o proteină pliată pot prezice aproximativ efectele anumitor mutații punctuale într-o proteină. Entropiile conformaționale ale lanțului lateral pot fi definite ca eșantionare Boltzmann pe toate stările rotamerice posibile:[3]
S = −R∑i pi lnpi
unde R este constanta gazelor și pi este probabilitatea ca un reziduu să se afle în rotamerul i.[3]
Gama conformațională limitată a reziduurilor de prolină reduce entropia conformațională a stării denaturate și, prin urmare, stabilizează stările native. S-a observat o corelație între termostabilitatea unei proteine și conținutul acesteia de reziduuri de prolină.[4]
Referințe
- Doig AJ, Sternberg MJE. (1995). Side-chain conformational entropy in protein folding. Protein Science 4:2247-51.
- Zhang J, Liu JS (2006) On Side-Chain Conformational Entropy of Proteins. PLoS Comput Biol 2(12): e168. doi:10.1371/journal.pcbi.0020168
- Pickett SD, Sternberg MJ. (1993). Empirical scale of side-chain conformational entropy in protein folding. J Mol Biol 231(3):825-39.
- Watanabe K., Masuda T., Ohashi H., Mihara H. & Suzuki Y. Multiple proline substitutions cumulatively thermostabilize Bacillus cereus ATCC7064 oligo-1,6-glucosidase. Irrefragable proof supporting the proline rule. Eur J Biochem 226,277-83 (1994).
(Include texte traduse și adaptate din Wikipedia de Nicolae Sfetcu)
Descoperă mai multe la MultiMedia
Abonează-te ca să primești ultimele articole prin email.



Lasă un răspuns