Os aminoácidos são compostos orgânicos que servem como blocos de construção das proteínas. Cada aminoácido contém um grupo amino, um grupo carboxila, um átomo de hidrogênio e uma cadeia lateral única (grupo R) ligada a um carbono alfa central. Vinte aminoácidos padrão são codificados pelo código genético.
Classificação por propriedades da cadeia lateral
Aminoácidos não polares e hidrofóbicos
Esses aminoácidos possuem cadeias laterais hidrofóbicas e tendem a se agrupar no interior das proteínas. Eles incluem glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, metionina, prolina, fenilalanina e triptofano. A prolina é única porque sua cadeia lateral forma um anel com o grupo amino.
Aminoácidos polares sem carga
Esses aminoácidos possuem cadeias laterais que podem formar ligações de hidrogênio com a água. Eles incluem serina, treonina, cisteína, tirosina, asparagina e glutamina. A cisteína pode formar ligações dissulfeto que estabilizam a estrutura da proteína.
Aminoácidos com carga positiva (básica)
Esses aminoácidos possuem cadeias laterais carregadas positivamente em pH fisiológico. Eles incluem lisina, arginina e histidina. A histidina tem um pKa próximo ao pH fisiológico, permitindo que atue como doador ou aceitador de prótons em sítios ativos de enzimas.
Aminoácidos com carga negativa (ácidos)
Esses aminoácidos possuem cadeias laterais com carga negativa em pH fisiológico. Eles incluem ácido aspártico e ácido glutâmico. Seus grupos carboxila estão frequentemente envolvidos em pontes salinas e ligações metálicas.
Propriedades Especiais
Ponto Isoelétrico
Cada aminoácido tem um ponto isoelétrico (pI) característico – o pH no qual ele não carrega carga líquida. Em valores de pH abaixo do pI, o aminoácido está carregado positivamente; acima do pI, ele está carregado negativamente.
Atividade óptica
Todos os aminoácidos padrão, exceto a glicina, são quirais, existindo como enantiômeros L e D. Apenas L-aminoácidos são incorporados às proteínas pelo ribossomo.
Relevância prática das propriedades de aminoácidos no trabalho com proteínas
O ponto isoelétrico (pI) de cada aminoácido determina a carga líquida de uma proteína em um determinado pH e governa métodos de separação baseados em carga, como cromatografia de troca iônica e [eletroforese de zona capilar](/guides/eletroforese de zona capilar) (CZE), onde proteínas e peptídeos migram em velocidades diferentes de acordo com sua relação carga-tamanho. Escolha uma coluna de troca catiônica (resina carregada negativamente) quando o pI da proteína alvo estiver acima do pH do tampão (proteína líquida positiva), ou uma coluna de troca aniônica quando o pI estiver abaixo do pH do tampão (proteína líquida negativa). Por exemplo, se uma proteína tiver pI 5,5, use a troca aniônica em pH 8,0 para ligar a proteína carregada negativamente. A hidrofobicidade das cadeias laterais de aminoácidos impulsiona a separação por HPLC de fase reversa - as colunas C18 retêm resíduos apolares mais fortemente, de modo que a ordem de eluição se correlaciona com o índice de hidrofobicidade (escala Kyte-Doolittle). A leucina e a isoleucina têm a maior hidrofobicidade, enquanto a arginina e a lisina são mais hidrofílicas. Modificações pós-traducionais (PTMs) alteram as propriedades de aminoácidos específicos. A fosforilação de serina, treonina ou tirosina adiciona carga negativa e é detectada por deslocamento de massa (+80 Da) ou anticorpos anti-fosfo em Western blotting. A glicosilação de asparagina (ligada a N) ou serina/treonina (ligada a O) aumenta o peso molecular e a hidrofilicidade, que pode ser explorada para purificação por cromatografia de afinidade com lectina. A ubiquitinação tem como alvo resíduos de lisina e marca proteínas para degradação proteasomal – detectada por um deslocamento de massa de 8,5 kDa por molécula de ubiquitina. As ligações peptídicas se formam entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amino de outro, liberando água – essa reação de condensação é catalisada pelo ribossomo durante a tradução e requer energia GTP.
Aplicação no mundo real
A insulina humana recombinante é produzida em E. coli como uma proteína de fusão. Após purificação por cromatografia de troca iônica explorando o pI da insulina (5.3), a proteína é redobrada e as ligações dissulfeto entre os resíduos de cisteína (CysA6-CysA11, CysA7-CysB7, CysA20-CysB19) são formadas por oxidação controlada. A insulina corretamente dobrada é separada das formas mal dobradas por HPLC de fase reversa com base nas diferenças na hidrofobicidade da superfície.
