No estoy muy familiarizado con el procedimiento experimental de la cristalografía de rayos X, excepto que involucra el asunto muy delicado de producir cristales que contienen proteínas y luego difractar los rayos a través de ellos para obtener un patrón que nos informa sobre la forma de la proteína.
Sin embargo, tengo curiosidad cuando cristalizas una proteína que generalmente permanece en el fluido celular, ¿pasa por algún cambio conformacional o de tamaño? Por ejemplo, ¿no hay alguna presión aplicada por el agua que podría resultar en que la proteína sea más pequeña de lo que podría ser bajo menos presión? O qué pasa con los efectos hidrofóbicos/fílicos que juegan un papel importante en el plegamiento de proteínas. Por supuesto, una vez que la proteína se pliega, se une a través de interacciones más fuertes que la hidrofobicidad, por lo que no es tan delicado. Pero aun así, un cambio completo del entorno circundante debería contar como un gran cambio, ¿no es así? Entonces, ¿existen explicaciones teóricas o experimentales sobre si la proteína cambia de tamaño o forma durante la cristalización? Las referencias a trabajos experimentales y teóricos son muy bienvenidas. Aunque supongo que la evidencia experimental tendría más sentido en este asunto, ya que, por lo general, los potenciales se optimizan para que la estructura cristalina sea la mínima de la energía, por lo que no puedo ver cómo los trabajos teóricos podrían ayudar a comprender este problema. Supongo que una forma sería tomar una estructura de proteína nativa determinada por rayos X y ejecutarla a través de la mecánica molecular AB initio donde los potenciales no dependen de los parámetros obtenidos de los estados nativos de las proteínas en la base de datos PDB. Sin embargo, no sé cuán teóricamente suena eso. Supongo que una forma sería tomar una estructura de proteína nativa determinada por rayos X y ejecutarla a través de la mecánica molecular AB initio donde los potenciales no dependen de los parámetros obtenidos de los estados nativos de las proteínas en la base de datos PDB. Sin embargo, no sé cuán teóricamente suena eso. Supongo que una forma sería tomar una estructura de proteína nativa determinada por rayos X y ejecutarla a través de la mecánica molecular AB initio donde los potenciales no dependen de los parámetros obtenidos de los estados nativos de las proteínas en la base de datos PDB. Sin embargo, no sé cuán teóricamente suena eso.
Los cristales de proteína no son como los cristales de sustancias más comunes como la sal [NaCl] o el diamante [solo carbono]. Estos materiales no incluyen otros átomos en sus estructuras cristalinas. Por ejemplo, un cristal de NaCl contendrá iones de sodio e iones de cloruro. La cristalografía de rayos X de ese material, después del procesamiento matemático, mostrará picos de densidad de electrones de dos variedades, cada una fácilmente distinguible por su intensidad como un ion de sodio o un ion de cloruro. Cualquier otro pico de densidad de electrones será escaso y distante entre sí, así como claramente identificable como un intruso.
Debido a que la mayoría de las proteínas tienen regiones hidrófilas en la superficie exterior de la estructura, los cristales de proteínas en realidad contienen una fracción considerable de moléculas de agua dentro del propio cristal. Estas moléculas de agua son parte del cristal porque interactúan con esos residuos hidrofílicos en la superficie terciaria de la proteína, tanto por enlaces de hidrógeno, en algunos casos, como por interacciones polares menos específicas en otros casos. Esta es al menos una de las razones por las que obtener un cristal de cualquier proteína al azar no es un esfuerzo rutinario. La gran proporción de agua en estos cristales los hace muy frágiles una vez que se forman, además de que no es necesariamente probable que se formen en primer lugar.
Si consulta la literatura técnica para ver los mapas de densidad de electrones de los que se derivan los mapas de estructura diagramados más comúnmente, podrá rastrear las moléculas de agua que rodean las moléculas de proteína individuales.
De hecho, en los días del desarrollo de la cristalografía de proteínas, la asignación de átomos específicos correctos a los distintos picos de densidad de electrones era una tarea decididamente no trivial.
Efectivamente, a pesar de ser un cristal, el microentorno experimentado por la proteína dentro del cristal es muy parecido al de un entorno acuoso. Las interacciones hidrofóbicas y las interacciones hidrofílicas no serán muy diferentes de las de la solución.
Es decir, el estado cristalino logrado no es, de hecho, "un cambio completo del entorno circundante" para usar la frase que usó en su publicación.
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