Termodinâmica de interação entre ácido cinâmico e cinamato de metila e albumina do soro bovino

Abstract

O ácido cinâmico (AC) e o cinamato de metila (CM) são compostos de estruturas similares que tem despertado interesse de grupos de pesquisa devido às suas amplas funções terapêuticas. Assim, torna-se importante estudar a interação destes compostos com a albumina do soro bovino (BSA), uma vez que essa proteína é uma importante molécula carreadora no sangue e é também um agente interfacial em produtos alimentícios. Neste trabalho, foi estudada, em nível molecular, a interação entre BSA e AC ou CM (em pH 3.5, 5.0 e 7.4) usando espectroscopia de fluorescência, nanocalorimetria diferencial de varredura e medidas de tensão interfacial, tamanho e potencial zeta. As constantes de interação de AC/CM-BSA foram na ordem de 10 4 L.mol -1 e a estequiometria de formação dos complexos foram de acordo com a proporção 1:1 de proteína/ligante no pH 7.4. Nesta condição, a formação dos complexos CA-BSA foi regida por interações hidrofóbicas (ΔH° = 14.44 kJ.mol -1 ) devido a repulsão eletrostática entre a BSA carregada e AC. Nos pH 3.5 e 5.0 a formação dos complexos teve contribuição entálpica (ΔH° -29.81 kJ.mol -1 at pH 3.5 and -21.12 kJ.mol -1 at pH 5.0). A presença de sulfato de amônio (pH 7.4) não teve influência no termo entrópico, mas levou a uma redução de ΔH° (ΔH° = -17.84 kJ.mol -1 ). Estudos calorimétricos indicaram que o pH desempenha um papel importante na conformação da proteína, já que em condição ácida a proteína estava desnaturada. Quando a BSA foi desnaturada, continuou formando complexo com AC, mas os valores de ΔG° se tornaram menos negativos. Foi verificada que a presença de AC ou CM não afetou os valores de eq em todos os pH estudados. Foi verificado também que a interação da proteína com CM foi mais favorável (ΔG° AC-BSA = -26.53 kJ;mol -1 and ΔG° CM-BSA = -30.32 kJ.mol -1 no pH 7.4 e 25 °C) que com AC e foi dirigida pela entalpia (ΔH° CM = -8.71 kJ.mol -1 no pH 7.4) provavelmente porque CM não é ionizável e é mais hidrofóbico. A presença de sulfato de amônio quase não alterou os valores de ΔH° (-8.71 kJ.mol -1 , -19.32 kJ.mol -1 , -11.32 kJ.mol -1 , -14.06 kJ.mol -1 , -1.95 kJ.mol -1 para 0, 1, 10, 50 e100 mM, respectivamente) e TΔS° (21.64 kJ.mol -1 , 11.29 kJ.mol -1 , 23.06 kJ.mol -1 , 17.95 kJ.mol -1 , 28.4 kJ.mol -1 para 10, 50 e 100 mM, respectivamente). Esses dados contribuem para o conhecimento sobre as interações AC/CM-BSA e, desta forma, para futuras aplicações nas áreas alimentícia e farmacêutica.

Cinnamic acid (AC) and methyl cinnamate (CM) are compounds with similar structures that have attracted interest of researches because of its larger therapeutic functions. Thus, is important to study its interaction with bovine serum albumin (BSA), once this protein is an important molecule career in blood and also is an interfacial agent in food products. For this paper, it was studied at molecular level the interaction between BSA and AC or CM (at pH 3.5, 5.0 and 7.4) using fluorescence spectroscopy, differential scanning nanocalorimetry and interfacial tension analysis, size and zeta potential measurements. AC/CM-BSA binding constants (K b ) were in order of 10 4 L.mol -1 and complexes formation stoichiometry according with 1:1 protein/binding proportion at pH 7.4. At this condition, AC-BSA complex formation was driven by hydrophobic interactions (ΔH° = 14.44 kJ.mol -1 ) due to electrostatic repulsion between charged BSA and AC. At pH 3.5 and 5.0 complexes formation had enthalpic contribution (ΔH° - 29.81 kJ.mol -1 at pH 3.5 and -21.12 kJ.mol -1 at pH 5.0). Ammonium sulfate presence (pH 7.4) had no influence in entropic term but lead to ΔH° decrease (ΔH°= -17.84 kJ.mol -1 ). Calorimetric studies indicated that pH plays an important role in protein conformation, since at acid condition protein was denatured. When BSA was denatured, it also formed complex with AC, but ΔG° values became less negative. It was verified that AC or CM presence did not affect eq values in all studied pH. Also, it was verified that protein interaction with CM was more favorable (ΔG° AC-BSA = -26.53 kJ;mol -1 and ΔG° CM-BSA = - 30.32 kJ.mol -1 at pH 7.4 and 298.15 K) than with AC and it was enthalpically driven (ΔH° CM = -8.71 kJ.mol -1 at pH 7.4) probably because CM is not ionizable and it is more hydrophobic. Ammonium sulfate presence almost did not change ΔH° values (-8.71 kJ.mol -1 , -19.32 kJ.mol -1 , -11.32 kJ.mol -1 , -14.06 kJ.mol -1 , - 1.95 kJ.mol -1 for 0, 1, 10, 50 and 100 mM, respectively) and TΔS° values (21.64 kJ.mol -1 , 11.29 kJ.mol -1 , 23.06 kJ.mol -1 , 17.95 kJ.mol -1 , 28.4 kJ.mol -1 for 10, 50 and 100 mM, respectively). These data contributed to knowledge about AC/CM- BSA interactions and for future applications in food and pharmaceutical areas.