Micelas de polieletrólitos: caracterização, propriedades e aplicações para a incorporação de enzimas

Resumo

No interior das células, as funções desempenhadas por proteínas e outras biomoléculas dependem não somente das suas características intrínsecas, mas também de propriedades do meio, como viscosidade, conteúdo de água e concentração de íons. Muitos sistemas biológicos apresentam o processo de separação de fase associativa entre polieletrólitos, formando as chamadas organelas sem membranas. O processo pode ser mimetizado pela complexação entre polieletrólitos de carga oposta, resultando na formação de sistemas bifásicos, com uma fase rica nos componentes (coacervado). Se o processo de coacervação envolver um copolímero contendo um bloco neutro e outro carregado, o coacervado formado apresenta dimensões coloidais, com estrutura do tipo core-shell, denominados por complex coacervate core micelle, ou C3M. O interior das estruturas C3M podem atuar como compartimentos de biomoléculas, mimetizando assim as organelas sem membranas. Vários aspectos relacionados com a compartimentalização de biomoléculas são de fundamental importância, como a estabilidade e estrutura do complexo biomolécula-C3M. Neste sentido, este projeto busca investigar tanto estas questões fundamentais, preparando agregados contendo enzimas compartimentalizadas. Serão estudados eventuais efeitos sinérgicos ou antagônicos sobre a atividade enzimática, quando a enzima estiver encapsulada no interior do coacervado. Como também será preparado um reator recuperável na escala nanométrica. Para isso, serão investigados complexos enzima-C3M, em que o um dos blocos do copolímero, além de hidrofílico e neutro, também seja termoresponsivo. Assim, após a enzima catalisar determinada reação, o coacervado poderá ser separado do meio reacional por meio do aquecimento do sistema, resultando na formação de uma macrofase. Com o posterior resfriamento, a estrutura do coacervado retorna para a sua forma original, permitindo um novo ciclo reacional. Técnicas como espalhamento de luz, espalhamento de raio-x a baixo ângulo, calorimetria de titulação isotérmica e espectroscopia de ressonância magnética nuclear serão utilizadas como forma de acompanhar a formação da estrutura proteína-C3M. Os ciclos enzimáticos serão estudados pela avaliação da cinética e rendimento de reação, monitorando as concentrações de substrato e produto. (AU)